JPS5831625B2 - 時定数可変積分器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放射線応用測定機器などに使用する積分器に
関するものである。

放射線応用測定機器は、放射線と被測定物との相互作用
によって得られる放射線の数又は強度を測定する事によ
って、被測定物に関する情報を得るものである。

この時得られる放射線の数をＮとすると、放射線発生の
偶然性から、Ｎは、標準偏差ＪＲをもつ。

この標準偏差ａによる誤差を統計誤差と称する。

相対的な統計誤差は標準偏差Ｊ□を放射線の数Ｎで除し
たものであり１／Ｊマで与えられ、実質的な統計誤差を
示している。

Ｎは単位時間あたりの放射線数ｎと、測定時間ｔとの積
であるから、相対的統計誤差は１／ψｎで与えられる。

高精度の放射線応用測定機器に於いては、相対的統計誤
差を小さくする為、ｎｔの値を大きくする必要があるが
ｎを大きくするには限界があり、−力、ｔを長くすると
、測定する物理量の時間的変化に対する対応性が悪くな
る。

この欠点は、特にアナログ積分器を使用する放射線応用
測定機器について重要である。

この発明はこのような欠点を解消するため、なされたも
ので、応答性が良く、シかも相対的統計誤差の小さい時
定数可変積分器を提供するものである。

以下第１図に示すこの発明の一実施例について説明する
。

第１図に於いて入力ｅｉｎは、加算器２及び減算器３に
接続され、加算器２の出力ｅ２は積分器１に、積分器１
の出力ｅ。

ｕｔは減算器３に、減算器３の出力ｅ１は加算器２に各
々接続されている。

１は最も一般的な積分器であって、その入出力の関係は
次の微分方程式で与えられる。

ＣｓＲ１／（１＋α）に置き換えたものであるから、第
１図の回路は、時定数ＣＩ Ｒｔ／ （１＋α）を持つ
積分器と等価であり、しかもαはｅｌの値によって、第
４式に従って変化する。

ｅｉｎがステップ状に変化する場合のｅ。

ｕｔの変化を第２図に示す。時刻ｔ１に於いて■、であ
ったｅ。

ｕｔは、ｅｏｕｔ〈■２−βである間は時定数Ｃ１Ｒ１
／１０の速さで■２−βに到達する。

■２−β〈ｅｏｕ、＜■２＋βの範囲内では、時定数は
、Ｃ１Ｒ１と長くなる。

第３図に、この発明の放射線応用測定機器への応用例を
示す。

第３図に於いて、放射線信号は、最初に前置積分器４（
時定数τ）によって積分され、次に時定数可変積分器５
によって積分される。

時定数可変積分器５は第１図に示したものと同一であり
、その時定数Ｃ１Ｒ１はτに比べて十分太きいものとす
る。

被測定物理量がステップ状に変化する場合の各信号の変
化を第４図に示す。

放射線信号は一般にランダムなパルス列として観測され
る。

物理量の変化は平均パルス頻度の変化としてあられれる
。

だから放射線信号を積分することによって、被測定物理
量を、アナログ電気信号に変換する事が出来る。

積分器の時定数が短かい場合は、ｅｆｆｉｎのグラフの
如く、被測定物理量の変化に対する応答性は良いが統計
誤差は大きくなる。

一方、積分器の時定数が長い場合はｅ。

ｕｔのグラフの内、破線によって示す如く、統計誤差は
小さくなるが、反答性が悪い。

一力、第２図について述べた様に、時定数可変積分器で
は、ｅｉｎが大きく変化する場合は時定数が短かく、ｅ
ｉｎが小さく変化する場合には時定数が長くなるから、
ｅｏｕｔは、第４図の実線で示した如く変化する。

すなわち、速い応答性と小さい統計誤差とを両立させる
事が出来る。

次に第５図に示すこの発明の他の一実施例について説明
する。

第５図に於いて、積分器１、加算器２、減算器３は、各
々演算増幅器を中心に構成されている。

又、反転増幅器４が加算器２と、積分器１との間にそう
人されている。

減算器３の出力は次式で与えられる。

反転増幅器４は加算器２と組合されて、−個の加算器を
構成し、その出力ｅ２は次式で与えられる。

の関数である。

ダイオードＤＩ、Ｄ２が順電圧０．６Ｖ、順方向の動作
抵抗がゼロ、逆電流がゼロであると仮定すると、ｆ （
ｅｉｎ ｐ ｅｏｕ ｔ）は第６図の如きグラフとなる
。

第９式を次の様に変形する。第７図の如きグラフとなる
。

第１０式を第２式、第３式と対比すると、α（ｅｉｎ、
ｅｏｕｔ）は第３式のαに対応しているから、第５図の
回路は時定数Ｃ１Ｒｔ／（１＋α）を持つ積分器であり
、しかもαはｅｉｎｓ ｅｏｕｔの値によって第７図
の如く変化する。

第８図に、第４式に基づくαのグラフを示す。

第７＠と第８図を比較すれば、入力のステップ状の変化
に対し、第５図の回路が第１図の回路と同様の効果を持
つ事が理解できる。

なお、以上は放射線応用測定機器の場合について説明し
たが、この発明はこ机に限らず、速い応答性と長い時定
数とを必要とする積分器が要求される他の分野に使用し
てもよい。

以上のように、この発明に係る時定数可変積分器では、
入出力の差によって、時定数を変化させる事によって、
速い応答性と小さい統計誤差とを両立させる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の回路の動作説明図、第３図は、この発明の放射線
応用測定機器への応用例の回路図、第４図は第３図の回
路の動作説明図、第５図はこの発明の他の一実施例を示
す回路図、第６図、第７図、第８図は第５図の回路の動
作説明図である。 図中、１は積分器、２は加算器、３は減算器、４は前置
積分器、５は時定数可変積分器、なお図中、同一あるい
は相当部分には同一符号を付して示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 積分器と全体の入力信号と積分器の出力信号との差
   を算出する手段と、この差にある増幅率をかけたものと
   全体の入力信号との和を算出して積分器の入力信号とす
   る手段と、全体の入力信号と積分器の出力信号との差の
   値によって、前記増幅率を変化させる手段とを持ち、積
   分器の出力信号を全体の出力信号とする事を特徴とする
   時定数可変積分器。