FR2552552A1

FR2552552A1 - Dispositif de constitution d'un histogramme en temps reel

Info

Publication number: FR2552552A1
Application number: FR8315322A
Authority: FR
Inventors: Alain Bissonnet; Michel Oria; Roger Ripon
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-03-29
Also published as: FR2552552B1

Abstract

DISPOSITIF DE CONSTITUTION D'UN HISTOGRAMME EN TEMPS REEL. LE DISPOSITIF COMPREND NOTAMMENT UN MOYEN DE COMPTAGE 16, UN MOYEN D'ADRESSAGE 24 ET UN MOYEN DE MEMORISATION 30. IL RECOIT EN ENTREE UN SIGNAL D'IMPULSIONS ET REALISE L'HISTOGRAMME DU COMPTAGE DES IMPULSIONS PENDANT UNE DUREE DE MESURE. CHAQUE MEMOIRE DU MOYEN DE MEMORISATION 30 EST ASSOCIEE A UNE CLASSE D'EFFECTIF DE COMPTAGE DE L'HISTOGRAMME. A LA FIN DE CHAQUE DUREE DE MESURE, LE MOYEN D'ADRESSAGE 24 INCREMENTE D'UNE UNITE LE CONTENU DE LA MEMOIRE ASSOCIEE AU NOMBRE D'IMPULSIONS COMPTEES, PENDANT LA DUREE DE LA MESURE, PAR LE MOYEN DE COMPTAGE 16. APPLICATION A L'HISTOGRAMME DES EFFECTIFS DE COMPTAGE DES IMPULSIONS, A L'HISTOGRAMME DES INTERVALLES DE TEMPS ENTRE IMPULSIONS ET A LA MESURE DU TEMPS MORT D'UN APPAREIL.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de constitution d'un histogramme en temps réel.

Ce dispositif reçoit en entrée des signaux d'impulsions, chaque impulsion représentant une occurrence d'évènements successifs à analyser. Ce dispositif est utilisé notamment pour réaliser un histogramme des effectifs de comptage d'impulsions pendant des durées de comptage déterminées, ces effectifs représentant une mesure. Ce dispositif permet également de constituer un histogramme des intervalles de temps entre deux évènements, consécutifs ou non.

On connaît des dispositifs pour réaliser de tels histogrammes. Une méthode connue consiste, dans un premier temps, à mémoriser la valeur du comptage des mesures au fur et à mesure de leur obtention dans des mémoires successives puis, dans un deuxième temps, lorsque toutes les mesures ont été effectuées, d'opérer à l'aide d'un calculateur un classement par effectif de toutes ces mesures de manière à obtenir l'histogramme.

Cette méthode a pour inconvénient important que le nombre de mémoires requises pour mémoriser les effectifs des mesures doit être égal au nombre de mesures. Or, le nombre de mémoires est nécessairement limité, notamment pour des raisons de coût. I1 s'ensuit que le nombre de mesures est également limité, ce qui est préjudiciable à une bonne connaissance de la loi statistique de distribution des comptages des évènements analysés. Conséquemment, les paramètres statistiques tels que la variance ou l'écart-type ne peuvent être déterminés de manière précise.

Un désavantage inhérent à cette méthode tient également à la nécessité de recourir à un calculateur pour obtenir l'histogramme des effectifs des mesures.

Les dispositifs connus basés sur cette méthode ne peuvent pas réaliser un histogramme en temps réel. Pour cela, il faudrait que, après chaque mesure, le calculateur reclasse les effectifs du comptage pour chaque mesure déjà effectuée, réalisant ainsi l'histogramme desdites mesures. Ceci n'est pas possible car le temps de traitement du calculateur, après chaque mesure, est supérieur à la durée d'une mesure. Les dispositifs connus ne peuvent donc réaliser un histogramme qu'après l'acquisition de toutes les mesures.

Le dispositif de l'invention repose sur une méthode qui pallie les inconvénients cités. Cette méthode consiste à compter les impulsions successives du signal d'entrée pendant la durée d'une mesure, puis à la fin de cette durée, à déclencher le balayage des adresses d'un moyen de mémorisation adressable, à comparer l'adresse courante au nombre d'impulsions comptées et à incrémenter de une unité le contenu de la mémoire du moyen de mémorisation dont l'adresse correspond au nombre d'impulsions comptées.

Ainsi, le dispositif de l'invention n'utilise qu'un nombre de mémoires égal à celui des classes d'effectifs de comptage. Ceci présente l'avantage sur les dispositifs de l'art antérieur de diminuer considérablement- le nombre de mémoires requises et, de plus, de ne pas lier le nombre de mémoires au nombre de mesures.

Par ailleurs, le dispositif de l'invention est plus simple que le dispositif connu puisqu'il ne nécessite pas de calculateur pour effectuer le classement des effectifs pendant l'acquisition.

Enfin, les mémoires contiennent, à chaque instant, l'histogramme des effectifs de toutes les mesures déjà effectuées. L'histogramme est donc réalisé en temps réel.

Outre la constitution d'histogramme des effectifs de comptage d'impulsions, le dispositif de l'invention permet de réaliser la constitution de l'histogramme des effectifs des intervalles de temps entre deux impulsions successives ou non.

La méthode connue de calcul de la durée d'un intervalle de temps consiste à utiliser un signal d'horloge qui balaie les adresses d'un sélecteur multi-échelle pendant cet intervalle de temps. L'adresse du sélecteur multi-échelle atteinte à la fin de l'intervalle de temps est alors directement liée à la durée de cet intervalle de temps. La précision sur la mesure de la durée de cet intervalle de temps est liée à la durée nécessaire pour avancer d'une adresse à la suivante.

Le dispositif de l'invention permet de mesurer chaque intervalle de temps avec une précision notablement supérieure. Ce dispositif utilise un signal d'horloge à très haute fréquence qui est délivré au moyen de comptage pendant l'intervalle de temps séparant deux impulsions, consécutives ou non. Ce signal d'horloge est traité de la même manière que le signal d'impulsions décrit plus haut. L'histogramme des intervalles de temps entre impulsions se construit donc lui aussi en temps réel.

La connaissance de la distribution des intervalles de temps entre impulsions permet en particulier de connaitre la distribution dans le temps des évènements aléatoires étudiés et de déterminer la nature et la valeur du temps mort du système fournissant les impulsions. Le temps mort est mesurable : il est représenté sur l'histogramme par l'intervalle de temps minimum entre deux impulsions successives du signal de la distribution.

De manière plus précise, l'invention a pour objet un dispositif de constitution, en temps réel, d'un histogramme des effectifs des comptages des impul sions d'un signal se présentant à l'entrée du dispositif pendant la période de mesure, ce dispositif comprenant un moyen de comptage recevant sur une entrée ledit signal des impulsions et sur une entrée de validation un signal d'autorisation de comptage pendant la durée de la mesure, ledit moyen de comptage délivrant un signal indicateur du nombre d'impulsions reçues pendant la durée de la mesure, ledit dispositif comprenant en outre - un moyen de mémorisation comportant un nombre N de
mémoires au moins égal au nombre de classes d'effec
tifs des valeurs de comptage de l'histogramme, chaque
mémoire étant associée à une valeur de comptage dé
terminée ou à une combinaison de valeurs de comptage
déterminées de l'effectif de comptage, ladite mémoire
contenant l'effectif (nombre de comptages dont la va
leur est égale à ladite valeur déterminée ou appar
tient à l'ensemble de valeurs de combinaisons déter
minées), - un moyen d'adressage des mémoires recevant du moyen
de comptage le signal indicateur du nombre d'impul
sions reçues pendant une durée de mesure et, sur ré
ception d'un signal de validation, incrémentant de
une unité le contenu de la mémoire du moyen de mémo
risation associée audit nombre d'impulsions, - un moyen de cadencement délivrant pendant la durée de
chaque mesure le signal d'autorisation de comptage au
moyen de comptage et délivrant, à la fin de chaque
durée de mesure, le signal de validation au moyen
d'adressage.

Selon un mode de réalisation préféré, le moyen d'adressage des mémoires comprend un moyen de balayage des adresses du moyen de mémorisation et un comparateur, ledit comparateur recevant sur une entrée le signal indicateur du nombre d'impulsions et sur une autre entrée l'adresse pointée par le moyen de balayage, ledit moyen de balayage incrémentant de une unité le contenu de la mémoire adressée lorsque les deux signaux en entrée du comparateur sont égaux.

Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif comprend en outre un moyen de synchronisation recevant en entrée le signal d'impulsions et délivrant en sortie un signal de synchronisation au moyen de cadencement.

Le moyen de synchronisation permet d'effectuer des mesures dont le début est soit purement aléatoire, comme dans les dispositifs connus, soit synchronisé sur la première impulsion se présentant à l'entrée ou sur la fin du temps mort succédant à l'impulsion précédant le début de la mesure, ce qui permet de travailler toujours en temps actif.

Selon un autre mode de réalisation et en vue d'obtenir un histogramme des effectifs des durées entre une première impulsion du signal et la nème suivante (nl), le dispositif comprend en amont du moyen de comptage un moyen qui reçoit en entrée le signal d'impulsions et qui délivre au moyen de comptage un signal d'horloge pendant l'intervalle de temps séparant la première impulsion dudit signal et la nème suivante.

La connaissance de la loi de distribution des intervalles de temps entre impulsions permet de déterminer la nature et la valeur du temps mort du système producteur des impulsions. I1 est alors possible de calculer la valeur moyenne réelle d'occurrence des évènements en traitant la valeur moyenne obtenue par la valeur du temps mort.

Selon un mode de réalisation secondaire, le dispositif comprend en outre un moyen de présélection du nombre de mesures qui est incrémenté de une unité à chaque mesure, par le moyen d'adressage et qui délivre un signal au moyen de cadencement.

Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comprend, en amont du moyen de comptage, un moyen de temps mort qui reçoit en entrée le signal d'impulsions et qui après transmission d'une impulsion vers le moyen de comptage ignore les impulsions suivantes reçues pendant la durée du temps mort.

La nature et la durée du temps mort peuvent être fixées par l'opérateur. Cette fonction permet également de mesurer et de déterminer la nature du temps mort du système producteur des impulsions.

Suivant une caractéristique secondaire, le dispositif de l'invention comporte un moyen de mise en forme normalisant en amplitude et en durée les impulsions du signal d'entrée du dispositif. Ces impulsions normalisées sont aiguillées vers le moyen de comptage, vers le moyen de temps mort et vers le moyen de synchronisation.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront mieux de la description qui va suivre donnée à titre purement illustratif et non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un dessin schématique d'un mo
de de réalisation du dispositif de l'invention, et - la figure 2 représente une variante de réalisation du
bloc d'entrée du dispositif permettant de réaliser un
histogramme des effectifs du comptage des impulsions
ou un histogramme des intervalles de temps entre deux
impulsions consécutives ou non.

Le dispositif représenté sur la figure 1, comprend un moyen 12 de mise en forme recevant par une connexion 10 un signal d'impulsion, un moyen de comptage 16 relié au moyen 12 par une connexion 14 et recevant par une connexion 18 un signal d'autorisation de comptage d'un moyen de cadencement 20, un moyen d'adressage 24 recevant par une connexion 22 un signal du moyen de comptage 16 et par une connexion 26 un signal du moyen de cadencement 20, un moyen de mémorisation 30 adressable relié par une voie 28 au moyen d'adressage 24, un moyen de synchronisation 32 délivrant un signal de synchronisation par une connexion 34 au moyen de cadencement 20, et étant relié en entrée au moyen de mise en forme 12 par une connexion 36, et au moyen de présélection 38 par une connexion 40.Enfin, un moyen horloge 48 relié par une connexion 56 au moyen de cadencement 20 délivre des impulsions pour le cadencement du dispositif.

Ce dispositif permet la constitution en temps réel d'un histogramme des effectifs du comptage des m pulsions d'un signal d'impulsions appliqué sur la connexion 10. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante. Un signal d'impulsions est transmis par la connexion 10 au moyen de mise en forme 12. Ce signal d'impulsions est délivré par un moyen non représenté. I1 est tel que chaque impulsion correspond à une occurrence d'un évènement dont on désire étudier la loi statistique. Le moyen de mise en forme 12 réalise une transformation du signal appliqué sur son entrée afin de le rendre compatible en amplitude et en durée avec l'entrée du moyen de comptage 16.

Le moyen de comptage 16 totalise le nombre d'impulsions reçues par la connexion 14 pendant la durée de la mesure, cette durée étant spécifiée par un signal issu du moyen de cadencement 20 par la connexion 18. Cette durée est ajustable. Elle dépend bien sûr de l'évènement analysé. Dans le cas par exemple d'un évènement aléatoire tel que la détection de rayonnements issus de sources radioactives, la durée d'une mesure peut être de l'ordre de la milliseconde ou moins.

Dans le cas d'un dispositif comprenant un moyen de synchronisation, tel que le dispositif de la figure 1, le début de chaque durée de mesure peut etre synchronisé sur un événement particulier, par exemple une impulsion du signal d'impulsions.

A la fin d'une durée de mesure, le moyen de comptage 16 contient un nombre qui est l'effectif du comptage des impulsions reçues pendant cette durée de mesure. Ce nombre est délivré par l'intermédiaire d'une connexion 22 au moyen d'adressage 24. Par ailleurs, à la fin de chaque durée de mesure, le moyen de cadencement 20 délivre, par l'intermédiaire d'une connexion 26, un signal de validation au moyen d'adressage 24.

Sur réception de ce signal, le moyen d'adressage 24 va mettre à jour le contenu du moyen de mémorisation, donc l'histogramme, en prenant en compte la dernière mesure effectuée. Cette mise à jour est réalisée en incrémentant d'une unité le contenu d'une mémoire du moyen de mémorisation 30.

Le moyen d'adressage 24 peut comprendre par exemple un moyen de balayage des adresses et un comparateur. Ce comparateur reçoit sur une entrée la valeur de comptage de la mesure délivrée par le moyen de comptage et sur une autre entrée l'adresse pointée par le moyen de balayage. Le moyen de balayage pointe successivement chaque adresse du moyen de mémorisation, le balayage étant rythmé par le signal de cadencement reçu par la connexion 26. Lorsque les deux signaux en entrée du comparateur sont identiques, le comparateur délivre un signal qui arrête le balayage. Le contenu de l'adresse pointée à cet instant est incrémenté de une unité.

Selon l'invention, chaque mémoire du moyen de mémorisation 30 est associée à une classe d'effectif du comptage, le contenu d'une mémoire étant égal au nombre de mesures dont la valeur ou la combinaison de valeurs appartient à ladite classe d'effectifs du comptage. La combinaison de valeurs consiste à faire la somme et/ou la différence entre au moins deux valeurs de comptage, les différentes valeurs de comptage combinées pouvant provenir de la même mesure ou de mesures différentes.

Une autre combinaison possible consiste à multiplier par une constante les valeurs de comptage ou les valeurs de comptage combinées.

L'histogramme des effectifs du comptage des impulsions est mémorisé directement dans le moyen de mémorisation 30. Pour réaliser la mémorisation d'une mesure, le moyen d'adressage 24 adresse la mémoire associée à la valeur du comptage délivrée par le moyen de comptage 16 et incrémente de une unité le contenu de ladite mémoire.

Dans le dispositif de l'invention, la constitution de l'histogramme s'effectue donc en temps réel dans le moyen de mémorisation 30. I1 est ainsi possible à chaque instant, de tracer l'histogramme des effectifs des mesures déjà effectuées.

Après chaque période de mesure, le moyen d'adressage 24 incrémente également d'une unité le contenu du moyen de présélection 38. Ce moyen de présélection permet un arrêt automatique du dispositif après un nombre de mesures spécifié. Ce signal d'arrêt est délivré au moyen de cadencement 20, éventuellement à travers le moyen de synchronisation 32.

Un intérêt du dispositif de l'invention est que le nombre de mesures effectuées peut être très élevé, par exemple de l'ordre de 106, alors que dans les dispositifs antérieurs, ce nombre était limité par la taille du moyen de mémorisation. La possibilité d'effectuer un grand nombre de mesures permet d'avoir une connaissance précise de la statistique des évènements analysés. Ce dispositif permet également de mettre en évidence des perturbations aux lois de distribution at tendues, provoquées par des phénomènes extérieurs aux phénomènes mesurés (dérive, parasites, temps morts...).

Outre la détermination de la loi de distribution des comptages des impulsions, il peut être intéressant de connaître également la distribution des intervalles de temps entre deux impulsions, consécutives ou non. Cette distribution permet en particulier de connattre la distribution dans le temps des évènements aléatoires étudiés et de déterminer la nature et la valeur du temps mort du système fournissant le signal d'impulsions. Il suffit d'adjoindre un moyen supplémentaire en amont du moyen de comptage du dispositif de la figure 1 pour le rendre apte à réaliser un histogramme des intervalles de temps entre implusions.

On a représenté sur la figure 2 les moyens situés en amont du moyen de comptage 16 et permettant de réaliser un tel histogramme. Le signal délivré par le moyen de mise en forme 12 est délivré à un moyen porte 42 par une connexion 44. Ce moyen porte 42 comprend une porte électronique pour une horloge à haute fréquence du moyen horloge 48, reliée par la connexion 58. La porte électronique s'ouvre sur une impulsion et se ferme sur la nème suivante, la valeur de n étant fixée par l'opérateur. Cette porte détermine donc un intervalle de temps qui est numérisé par l'horloge à haute fréquence. Le moyen porte 42 délivre donc sur la connexion 50 un signal d'horloge à haute fréquence. Les impulsions de ce signal sont comptabilisées par le moyen de comptage 16. Le nombre d'impulsions comptées définit la durée de l'intervalle de temps.

Le dispositif de l'invention peut également comprendre, entre le moyen de comptage 16 et le moyen de mise en forme 12, un moyen de temps mort 60. Ce moyen de temps mort 60 reçoit par une connexion 62 le signal d'impulsions du moyen de mise en forme 12 et transmet une impulsion calibrée par la connexion 64 au moyen de comptage 16. Les impulsions reçues qui arrivent pendant la durée du temps mort (commandé par une impulsion) sont ignorées. Le temps mort simule un temps de réaction ou un temps de réponse d'un système.

Plusieurs types de temps morts peuvent être envisagés, notamment le temps mort fixe et le temps mort cumulé. Dans le temps mort fixe, toutes les impulsions se présentant pendant une durée après la prise en compte d'une impulsion sont ignorées. Dans le temps mort cumulé, chaque impulsion se présentant après la prise en compte d'une impulsion et séparée de l'impul- sion précédente d'une durée Lit inférieure à 1 prolonge l'action du temps mort d'une durée égale à at sans être comptée.

Un mode de réalisation intéressant du dispositif consiste à placer devant le moyen de comptage 16 un commutateur 52 à trois entrées et une sortie, la sortie étant reliée par une connexion 54 au moyen de comptage 16, une entrée étant reliée par une connexion 46 à la sortie du moyen de mise en forme 12, une autre entrée étant reliée par l'intermédaire d'une connexion 50 à la sortie du moyen porte 42, la troisième entrée étant reliée par l'intermédiaire d'une connexion 64 à la sortie du moyen de temps mort 60. Le passage d'un mode de fonctionnement du dispositif (histogramme des effectifs des comptages, avec ou sans temps mort, ou histogramme des intervalles de temps) aux autres modes de fonctionnement s'effectue alors par simple commutation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de constitution, en temps réel, d'un histogramme des effectifs des comptages des impulsions d'un signal se présentant à l'entrée du dispositif pendant la période de mesure, dispositif comprenant un moyen de comptage (16) recevant sur une entrée (14) ledit signal des impulsions et sur une entrée de validation (18) un signal d'autorisation de comptage pendant une durée de mesure, ledit moyen de comptage délivrant un signal indicateur du nombre d'impulsions re çues pendant la durée de mesure, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre :: - un moyen de mémorisation (30) comportant un nombre N

de mémoires au moins égal au nombre de classes d'ef

fectifs des valeurs de comptage de l'histogramme,

chaque mémoire étant associée à une valeur de compta

ge déterminée ou à une combinaison de valeurs de

comptage déterminées de l'effectif de comptage, ladi

te mémoire contenant l'effectif égal au nombre de

comptages dont la valeur est égale à ladite valeur

déterminée ou appartient à l'ensemble de combinaisons

de valeurs déterminées, - un moyen d'adressage des mémoires (24) recevant du

moyen de comptage (16) le signal indicateur du nombre

d'impulsions reçues pendant une durée de mesure et

sur réception d'un signal de validation, incrémentant

de une unité le contenu de la mémoire du moyen de

mémorisation associée audit nombre d'impulsions, - un moyen de cadencement (20) délivrant pendant la du

rée de chaque mesure, le signal d'autorisation de

comptage au moyen de comptage (16) et délivrant, à la

fin de chaque durée de mesure, le signal de valida

tion au moyen d'adressage (24).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'adressage des mémoires (24) comprend un moyen de balayage des adresses des mémoires et un comparateur, ledit comparateur recevant sur une entrée le signal indicateur du nombre d'impulsions et sur une autre entrée l'adresse pointée par le moyen de balayage, ledit moyen de balayage incrémentant de une unité le contenu de la mémoire adressée lorsque les deux signaux en entrée du comparateur sont égaux.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de synchronisation (32) recevant en entrée le signal d'impulsions et délivrant en sortie un signal de synchronisation au moyen de cadencement (20).

4. Dispositif de constitution en temps réel d'un histogramme des effectifs des durées entre une première impulsion du signal et la nème suivante (n ; 1), conforme au dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en amont du moyen de comptage (16), un moyen (42) qui reçoit en entrée le signal d'impulsions et qui délivre au moyen de comptage un signal d'horloge pendant l'intervalle de temps séparant la première impulsion dudit signal et la nème suivante.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de présélection (38) du nombre de mesures qui est incrémenté de une unité, à chaque mesure, par le moyen d'adressage (24) et qui délivre un signal au moyen de cadencement (20).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en amont du moyen de comptage (16), un moyen de temps mort (60) qui reçoit en entrée le signal d'impulsions et qui, après transmission d'une impulsion reçue, ignore les impulsions suivantes reçues pendant la durée du temps mort.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mise en forme (12) normalisant en amplitude et en durée les impulsions du signal d'entrée du dispositif, ces impulsions normalisées étant aiguillées vers le moyen de comptage (16), le moyen de synchronisation (32) et/ou le moyen de temps mort (60).