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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Extraktion von Impulsen aus
zwei Folgen von zeitlich statistisch verteilten Impulsen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Schaltanordnung für die Ausführung dieses Verfahrens zur
Extraktion von Impulsen aus zwei Folgen von zeitlich statistisch verteilten Impulsen.
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Folgen von Impulsen mit zeitlich statistisch verteilten Impulsen kommen
z. B. in der Meßtechnik fer Kernstrahlung vor.
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Da außer der zu messenden Strahlung im allgemeinen auch immer eine
Störstrahlung auftritt, überlagert sich dem Meßwert ein der Störstrahlung entsprechender
Wert, welcher das Meßergebnis verfälscht. Es ist deshalb naheliegend, die Störstrahlung
gesondert zu messen und mit diesem Störstrahlungsmeßwert das verfälschte Meßergebnis
zu korrigieren. Eine solche Korrektur kann, wie bekannt, bei gegenseitig zeitlich
korrelierten Impulsfolgen dadurch erfolgen, daß die Impulse der Störstrahlung die
entsprechenden gleichzeitig auftretenden Impulse in der gestörten zu messenden Strahlung
auslöschen. Dieses Verfahren wurde bisher mit sogenannten Antikoinzidenzschaltungen
durchgeführt. Es ist jedoch auf die Gleichzeitigkeit des Auftretens der auszulöschenden
Impulse beschränkt und versagt, wenn die Impulse der zwei zu vergleichenden Folgen
nicht korreliert, sondern statistisch verteilt sind.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltanordnung
zur Ausführung dieses Verfahrens zu entwickeln, bei dem auch entsprechende Impulse
in nichtkorrelierten Folgen ausgelöscht werden können.
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Das Verfahren ist grundsätzlich dadurch gekennzeichnet, daß - von
einem einzelnen Impuls der einen Folge ausgehend - mit diesem einzelnen Impuls der
nächstfolgende einzelne Impuls der anderen Folge gelöscht wird, sofern dieser einzelne
Impuls der anderen Folge zeitlich eher einsetzt als der nächstfolgende einzelne
Impuls in der erstgenannten Folge, daß nur die nach einem solchen Löschen in beiden
Folgen verbleibenden einzelnen Impulse extrahiert werden und daß gegebenenfalls
an den dadurch entstehenden Impulsfolgen das gleiche Extraktionsverfahren wiederholt
wird.
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Die Schaltanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens wird grundsätzlich
durch einen ersten Kanal für die eine Impulsfolge, durch einen zweiten Kanal für
die andere Impulsfolge, durch mindestens eine oder aber mehrere in Kette geschaltete
Torschaltungen in jedem der Kanäle, wobei jeweils eine Torschaltung aus dem ersten
Kanal einer entsprechenden Torschaltung aus dem zweiten Kanal zugeordnet ist, und
durch je eine beide Impulsfolgen auswertende bistabile Schaltervorrichtung für je
zwei einander zugeordnete Torschaltungen, welche bei Auftreten eines Impulses am
Eingang einer Torschaltung diese Torschaltung erst nach Abklingen dieses Impulses,
also mindestens um die Impulsdauer verzögert, in die Durchlaßstellung versetzt und
welche gleichzeitig die dieser Torschaltung zugeordnete Torschaltung in Sperrstellung
versetzt, gelöst.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Anzahl der Impulse in
beiden Folgen ohne zeitlich definierte Beziehungen der Einzelimpulse zueinander
reduziert wird. Da die Impulse statistisch verteilt sind, können z. B. in einem
der Kanäle zwei Impulse aufeinander folgen, ohne daß in dem anderen Kanal ein Impuls
auftritt. Um zu erreichen, daß auch solche »Zweitimpulse« extrahiert werden, durchlaufen
sie erfindungsgemäß eine weitere Torschaltungskombination. Treten in dem einen Kanal
z. B. drei Impulse hintereinander auf, ohne daß in dem anderen Kanal ein Impuls
auftritt, so wird der dritte Impuls nach Durchlaufen der eben beschriebenen Torschaltungskombinationen
extrahiert und nicht ausgelöscht. Dasselbe gilt auch für den anderen Kanal. Um auch
solche »Drittimpulse« zur Auslöschung zu bringen, können sie erfindungsgemäß eine
dritte Torschaltkombination durchlaufen. Es können also je nach Anzahl der in Kette
geschalteten Torschaltungskombinationen auch Gruppen von Impulsen ausgelöscht werden,
wodurch eine weitere Reduzierung der Anzahl der Impulse in den Folgen bewirkt wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann eine die Folge mit der zu
erwartenden größeren Impulszahl auswertende Zählvorrichtung am Eingang der Schaltungsanordnung
vorgesehen werden, welche bei einer Erhöhung der Impulszahl pro Zeiteinheit über
einen Normalwert je nach dem Grad der Erhöhung
zusätzliche Torschaltungspaare
in Kette schaltet oder bei einer Erniedrigung wieder abschaltet.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung können beiden Kanälen Antikoinzidenzschaltungen
vorgeschaltet sein. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß gleichzeitig auftretende
Impulse ausgelöscht werden, da für die Torschaltungskombinationen bei solchen Impulsen
eine Unsicherheit der Wirkungsweise auftritt.
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Die bistabile Schaltervorrichtung zum Schalten der zugeordneten Torschaltungen
kann beispielsweise eine Flip-Flop-Schaltung sein. In diesem Fall ist dann eine
zusätzliche Umkehrschaltung vorgesehen, damit die zugeordneten Torschaltungen in
komplementärer Weise geschaltet werden. Beim Umschalten der Torschaltungen soll
die Nachwirkzeit der sperrenden Spannung möglichst gering sein, damit die Schaltung
auch schnelle Impulsfolgen verarbeiten kann.
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Zur Anzeige der Differenz, die aus beiden Impulsfolgen gebildet werden
soll, nachdem die zugeordneten Impulse durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
ausgelöscht worden sind, kann beispielsweise ein bekanntes Differenzratemeter benutzt
werden, bei welchem die extrahierten Impulse der beiden Kanäle als Ladungsstöße
entgegengesetzter Polarität auf einen gemeinsamen Kondensator gegeben werden, dessen
Spannung dann ein Maß für die Größe der Differenz ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
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F i g. 1 stellt eine Grundeinheit der Schaltungsanordnung dar; F i
g. 2 zeigt die gesamte Schaltanordnung, bestehend aus mehreren in Kette geschalteten
Grundeinheiten nach F i g. 1.
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In F i g. 1 besteht die Grundeinheit aus einem ersten Kanal a-c für
die eine Impulsfolge und aus einem zweiten Kanal b-il für die zweite Impulsfolge.
In dem ersten Kanal a-c befindet sich die Torschaltung 1 und in dem zweiten Kanal
b-d die Torschaltung 2. Eine bistabile Schaltvorrichtung 3 (beispielsweise eine
Flip-Flop-Schaltung) macht die Torschaltungen 1 und 2 je nach ihrer Lage durchlässig
oder undurchlässig. Eine Umkehrschaltung 4 sorgt für eine komplementäre Schaltweise
der beiden Torschaltungen, d. h., wenn die eine Torschaltung geöffnet wird, wird
die andere geschlossen. Die beiden Kanäle sind also nur wechselseitig durchlässig.
Die an den Eingängen a und b der Torschaltungen vorhandenen Impulse
werden gleichzeitig der bistabilen Schaltervorrichtung 3 zugeführt und bestimmen
seine Schaltlage. Jeder in dem ersten Kanal an dem Eingang a der Torschaltung 1
vorhandene Impuls bewirkt, daß die Schaltervorrichtung 3 eine solche Stellung einnimmt,
daß die Torschaltung 2 geschlossen und daß die Torschaltung 1 geöffnet wird. Damit
der auslösende Impuls die Torschaltung 1- nicht passiert, vorausgesetzt sie ist
bis zum Auftreten dieses Impulses gesperrt, darf deren Öffnung erst nach Abklingen
dieses Impulses, also mindestens um die Pulsdauer verzögert, erfolgen; die Torschaltung
2 wird um die gleiche Zeit verzögert geschlossen. Die Nachwirkzeit ist im allgemeinen
in der Verzögerungszeit enthalten und soll möglichst kurz sein. Tritt jetzt als
zeitlich nächster Impuls ein Impuls im. zweiten Kanal an dem Eingang b der Torschaltung
2 auf, so wird die Torschaltung 2 nach Abklingen des Impulses in die Durchlaßstellung
und die Torschaltung 1 in die Sperrstellung versetzt. Auch dieser Impuls hat also
die zugeordnete Torschaltung 2 nicht passiert. Tritt ein weiterer Impuls in der
zeitlichen Folge in dem zweiten Kanal auf, ohne daß in dem ersten Kanal ein Impuls
erscheint, so findet dieser Impuls die Torschaltung 2 offen und wird durchgelassen.
Man erkennt also, daß jeder Impuls der einen Folge den zeitlich zunächst darauffolgenden
Impuls der anderen Folge ausblendet, und umgekehrt. Bei Auftreten sogenannter »Zweitimpulse«,
d. h., wenn in der zeitlichen Folge zwei aufeinanderfolgende Impulse in dem gleichen
Kanal auftreten, so wird der zweite Impuls durchgelassen und kann gezählt werden.
Diese Wirkungsweise könnte also beispielsweise für die Subtraktion der Störimpulsfolge
von der gestörten Meßimpulsfolge bei Kernstrahlungsmessungen benutzt werden.
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In F i g. 2 sind vier Grundeinheiten 5, 6, 7, 8 nach F i g. 1 in Kette
geschaltet. Dabei sind wiederum die Torschaltung 1 und die Torschaltung 2 einander
zugeordnet. Sie werden jeweils durch die Schaltervorrichtung 3 mit der Umkehrschaltung
4 in die entsprechende Stellung versetzt. Die Wirkungsweise der Grundeinheiten ist
dieselbe, wie bereits für F i g.1 erläutert. In der Gesamtheit können mit dieser
Schaltungsanordnung noch sogenannte »Viertimpulse« ausgeblendet werden. Das heißt,
treten in dem einen Kanal zeitlich fünf Impulse hintereinander auf, ohne daß in
dem anderen Kanal ein Impuls erscheint, so werden die ersten vier Impulse ausgelöscht
und erst der fünfte Impuls durchgelassen und extrahiert. Zur automatischen Anpassung
der Anzahl der Grundeinheiten an die Wahrscheinlichkeit des zeitlichen Auftretens
mehrerer Impulse in einem Kanal, ohne daß in dem anderen Kanal ein Impuls erscheint,
ist die Zählvorrichtung 9 vorgesehen, welche die Grundeinheiten (6, 7, 8) je nach
Bedarf zu- oder abschaltet.