Wynalazek dotyczy sposobu pomiaru i reje¬ strowania czestotliwosci impulsów elektrycz- nych oraz urzadzenia do stosowania tego spo¬ sobu.W wiekszosci badan z dziedziny fizyki ato¬ mowej, potrzebne informacje sa uzyskiwane przez rejestracje przenikajacego promieniowa* nia nuklearnego, przy pomocy odpowiednich detektorów jak na przyklad liczniki scyntyla¬ cyjne, liczniki Geigera — Mullera, komory jo¬ nizacyjne, liczniki' proporcjonalne itp., w któ¬ rych przelot czastek jest rejestrowany w po¬ staci impulsów elektrycznych. Dla analizy re¬ zultatów przeprowadzonych badan nalezy znac czestotliwosc impulsów, tzn. liczbe czastek, ja¬ ka zostala zarejestrowana w jednostce czasu.°) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest inz» Milan Kulka.Do tego celu uzywa sie najczesciej zwyklych liczników lub ukladów calkujacych impulsy.Licznik (binarny, dekadowy lub tp.)~ rejestru¬ je dokladna liczbe impulsów, które docieraja, do licznika przez czas jego wlaczenia. Na podsta¬ wie danej calkowitej, licaby impulsów i czasu, podczas którego licznik byl czysmy, mozna la¬ two obliczyc czestotliwosc impulsów. Zaleta liczników jest to, ze umozliwiaja, one w latwy sposób pomiar z duza. dokladnoscia, nawet ma¬ lych* czestotliwosci impulsów dzieki temu, ze okres pomiaru trwa dluzej* wskutek czego ule¬ ga zmniejszeniu wplyw statyczny fluktuacji przy malych czestotliwosciach.Wada- takich- liczników polega na tym ze trudno jest przeprowadzac ciagla rejestracje wyników pomiaru. Istnieja wprawdzie urzadze¬ nia, które zmierzona liczbe impulsów rejestruja na tasmie papierowej, jednak te urzadzenia sabardzo skomplikowane (zawieraja elektryczna maszyne do liczenia z elektromechanicznym uruchamianiem), a poza tym rejestracja w po¬ staci cyfr jest nieprzejrzysta.Integratory impulsów (mierniki czestotliwo¬ sci) pracuja na innej zasadzie. Po unifikacji w ukladzie ksztaltujacym impulsy elektryczne doprowadza sie do ukladów liczacych impulsy.Napiecie w tym obwodzie jest zmieniane z cze¬ stotliwoscia przychodzacych impulsów, a urza¬ dzenie, które mierzy to napiecie lub rejestruje w sposób ciagly, moze by6 wycechowane bezpo¬ srednio w czestotliwosciach impulsów.Zaleta urzadzenia calkujacego jest mozliwosc latwej rejestracji czestotliwosci. Wada jednak jest to, ze bardzo trudno jest zrealizowac urza¬ dzenie calkujace dla malych czestotliwosci im¬ pulsów (rzedu 10 impulsów na minute), gdy wzrastaja wymagania odnosnie stalej czasu ukladu.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku lacza zalete calkowania i zalete wynikajaca z zasto¬ sowania licznika, tzn. umozliwiaja pomiar du¬ zych i malych czestotliwosci z jednoczesna la¬ twa rejestracja pomierzonych wartosci.Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze impulsy, których czestotliwosc ma byc pomierzona, sa doprowadzane do licznika im¬ pulsów, który powoduje, ze przy dojsciu K — tego impulsu, przyrzad piszacy, poruszajacy sie nad nosnikiem zapisu w kierunku osi czestotli¬ wosci wedlug funkcji x = q (t), powoduje na nosniku zapisu utworzenie znaku o wspólrzed- nej x — q? ( y), przy czym x oznacza odleglosc przyrzadu piszacego -od stalego okreslonego punktu na osi czestotliwosci f, natomiast 9? (t) oznacza zmiane x w czasie t, okreslona scisle przez konstrukcje urzadzenia poruszajacego, a Xf jest wspólrzedna utworzonego znaku, który stanowi miare czestotliwosci f.Istota urzadzenia do stosowania sposobu we¬ dlug wynalazku jest to, ze ponad nosnikiem zapisu, na urzadzeniu przesuwajacym o ruchu posuwisto-zwrotnym, jest umieszczony prze¬ suwnie przyrzad piszacy, powiazany z liczni¬ kiem, a licznik razem z urzadzeniem przesuwa¬ jacym o ruchu posuwisto-izwrotnym, jest ste¬ rowany za pomoca lacznika czasowego.Przyrzad piszacy, który w dalszym ciagu opi¬ su jest nazywany pisakiem, moze sie poruszac powyzej nosnika zapisu, na przyklad powyzej papierowej tasmy rejestrujacej tak, ze jego wspólrzedna x stanowi funkcje 9? (t) wzgledem czasu t a wiec x = q? (t).Jezeli rozpocznie sie pomiar czasu t od mo¬ mentu, gdy zaczynaja przychodzic impulsy o czestotliwosci / (liczba impulsów na jedno¬ stke czasu), to impuls K — ty nadejdzie po czasie y* Znak jaki w tym momencie pisak utworzy, bedzie posiadal wspólrzedna x równa k Xf = q? . y .Jasnym jest, ze kazdej czestotliwosci f odpo¬ wiada znak o wspólrzednej xf. Mozna wiec na odwrót, z polozenia znaku okreslac czestotli¬ wosc impulsów.Rodzaj skali Xf mozna dobrac przez dobór ksiztaltu funkcji i przez dobór liczby K.W szczególnosci dla wedlug zaleznosci xf = coost. f, a dla cons'* —— wedlug xf = lgf -^ const. Najlatwiej pod wzgledem technicznym mozna uzyskac ruch pisaka wedlug nastepujacej zaleznosci q (t) = a — vt, tzn. ruch jednostajny z pred¬ koscia v od prawej do lewej strony. W tym przypadku skala bedzie posiadac nastepujacy v.k ksztalt Xf = a — -y- , gdzie a oznacza wspól¬ rzedna przyrzadu piszacego, a v jednostajna szybkosc posuwu. Oznacza to, ze dla duzych f odpowiednie wartosci Xf beda lezaly bardzo blisko siebie tak, ze odczytanie wielkich cze¬ stotliwosci, nie byloby dostatecznie dokladne.Blizsza analiza wykazuje, ze czytelnosc takiej skali jest mozliwa tylko dla czestotliwosci, zmieniajacej sie w zakresie jednego rzedu wielkosci.Jezeli trzeba rejestrowac czestotliwosci zmie¬ niajace sie w zakresie kilku rzedów wielkosci, to dobra czytelnosc skali w calym zakresie zmian czestotliwosci j mozna osiagnac bez po¬ trzeby zmiany prawa ruchu pisaka,- przez pro¬ ste dopasowanie, którego zasade wyjasnia sie w przypadku zmian czestotliwosci f w zakresie dwóch rzedów wielkosci (od f0 do 100 f0).Pisak zostaje uruchomiony przy nadejsciu K — tego impulsu (gdzie K = 10 K'). Gdy ten K — ty impuls nie nadejdzie do czasu ^y , to licznik zostaje automatycznie przestawiony na zero i urzadzenie zostaje przelaczone tak, ze pisak uruchamia sie przy nadejsciu K' — tego impulsu. Po nadejsciu impulsu, który zostal za¬ rejestrowany przez pisak az do nastepnego po¬ wrotu do swego polozenia wyjsciowego, pisak jest odlaczony od licznika.Przez zastosowanie takiego ukladu osiaga sie to, ze skala urzadzen sklada sie z dwóch czesci: z pierwszej, która przy dobrej czytelnosci od¬ powiada zakresowi wiekszych czestotliwosci niz — 2 —10 f0, tzn. od 10 f0 do 100 f0 i z drugiej czesci która jest podobna do pierwszej ale odpowiada czestotliwosciom wiekszym od f0 z dobra czy¬ telnoscia w zakresie od f0 do 10 f0.Tak wiec w rzeczywistosci, na skali tak przy¬ stosowanego urzadzenia, mozna dobrze odczy¬ tac czestotliwosci w calym zakresie od f0 do 100 f0. Wada tak przystosowanego urzadzenia jest to, ze czestotliwosciom 10 f0 odpowiadaja dwa rózne punkty skali, lewy punkt krancowy pierwszej czesci i prawy punkt krancowy dru¬ giej czesci (w przestrzeni miedzy tymi punkta¬ mi nie moze nigdy powstac zaden znak; ta przestrzen odpowiada wiekszym czestotliwo¬ sciom niz 10 f0, ale odpowiedni znak musialby powstac w przestrzeni pierwszej skali, a jak powiedziano wyzej, po wykonaniu znaku, pisak az do nastepnego powrotu do polozenia wyj¬ sciowego, jest odlaczony od licznika).O ile jednak ta nieciaglosc skali bylaby wa¬ da, to mozna ja usunac po upewnieniu sie, ze pisak w momencie j^ i w momencie Mf^" móglby wykonac znak w tym samym punkcie.W takim przypadku, czestotliwosci 10 f0 odpo¬ wiada na skali tylko jeden punkt, wskutek cze¬ go uzyskuje sie skale ciagla. O technicznych mozliwosciach realizacji takiego czasu zatrzy¬ mania pisaka podano ponizej.Taka zasade rozszerzania skali mozna oczy¬ wiscie wykorzystac równiez dla innych zakre¬ sów zmian czestotliwosci wiekszych niz dwa rzedy wielkosci, wzglednie równiez dla innych ksztaltów funkcji (p. Jezeli potrzeba, aby skala byla ciagla, to przy przelaczeniu i przy poloze¬ niu zerowym licznika nalezy zapewnic zatrzy¬ manie pisaka. Ruch pisaka w urzadzeniu dla stosowania sposobu wedlug wynalazku, zgodny z zaleznoscia x = sposobami. Na przyklad pisak moze byc przesu¬ wany za pomoca krzywki. Inny sposób ruchu pisaka polega na obrocie sruby, na której pisak jest przesuwany podobnie jak nakretka. Obroty sruby moga byc równomierne lub programowo nierównomierne, aby mozna bylo uzyskac ksztalt funkcji a (t).Nierównomierny obrót sruby mozna uzyskac np. za pomoca mechanizmu z kolem zapadko¬ wym i z elektromagnesem, przy czym zgodnie z programem zmienia sie czestotliwosc impul¬ sów, która steruje tym elektromagnesem, albo tez przez obrót sruby za pomoca silnika, który jest wykorzystywany we wtórnych zegarach elektrycznych i jest sterowany przez impulsy o czestotliwosci zmienianej zgodnie z progra¬ mem. Poza tym do rejestracji mozna uzyc wol¬ tomierza rejestrujacego lub amperomierza.Ruch pisaka mozna osiagnac przez programo¬ wana zmiane napiecia lub pradu doprowadza¬ nego do ukladu pomiarowego urzadzenia pisza¬ cego. W przypadku, gdy urzadzenie z rejestra¬ cja ciagla jest wykorzystywane bezposrednio, nie ma potrzeby, aby takie urzadzenie posiada¬ lo specjalne urzadzenie dla rysowania znaków.Wystarcza, gdy z nadejsciem impulsu, który ma byc zarejestrowany, pisak powróci do swego polozenia wyjsciowego (np. przez odlaczenie ukladu pomiarowego urzadzenia piszacego od zródla napiecia programowego). Przebieg cze¬ stotliwosci w funkcji czasu podany jest wtedy przez obwiednie wykreslonej krzywej.Czasy zatrzymania pisaka, konieczne dla otrzymania skali ciaglej mozna uzyskac za po¬ moca krzywki o odpowiednim ksztalcie, poru¬ szajacej pisak, lub przez zastosowanie przerw miedzy impulsami, które steruja ruchem pisa¬ ka. Czasy zatrzymania pisaka mozna tez uzy¬ skac za pomoca mechanicznego zatrzasku za¬ trzymujacego pisak ponad odpowiednim punk¬ tem skali przez odpowiedni przeciag czasu, lub w ten sposób, ze stosuje sie kilka pisaków (np. dla kazdego rzedu wielkosci oddzielny pisak), które sa przesuniete wzgledem siebie tak, ze nawet podczas nieprzerwanego ruchu ukladu piszacego (bez czasów zatrzymania) osiaga sie polaczenie w sposób ciagly poszczególnych cze¬ sci skali.Jezeli mechanizm zapewniajacy ruch pisaka jest wyposazony w kilka pisaków, to urzadze¬ nie mozna wykorzystywac do jednoczesnego pomiaru i rejestracji czestotliwosci impulsów z dwóch lub wiecej zródel.Wielokrotna rejestracje mozna równiez uzy¬ skac w ten sposób, ze przy kazdym powrocie pisaka do polozenia wyjsciowego zostaje dola¬ czone do wejscia licznika, inne zródlo impul¬ sów. W takim przypadku jest korzystnym, aby znaki odpowiadajace czestotliwosci impulsów z róznych zródel róznily sie od siebie (ksztal¬ tem, kolorem itd.), a to nosc zapisu.Jesli potrzeba zasygnalizowac, ze okreslona czestotliwosc fmaks zostala przekroczona, to mozna to osiagnac w ten sposób, ze podczas przebywania pisaka w zakresie wartosci xf od¬ powiadajacych czestotliwosciom f * fmaks na¬ dejscie rejestrowanego impulsu wyzwala obwód sygnalizacyjny. Obwód sygnalizacyjny musi byc nieczuly na nadejscie zarejestrowanego impulsu podczas przebywania pisaka w zakresie X/ od- — 3 —powiadajacym czestotliwosciom f< fmakB- Mozna to uzyskac np. w ten sposób, ze równo¬ legle do pisaka, na listwie prowadzacej porusza sie styk Slizgowy, przy czym ta listwa wchodzi w zakres xf i odpowiada i *maks- Wystarczy nastepnie, aby zarejestrowany impuls zostal przez ten styk i listwe doprowadzony do obwo¬ du sygnalizacyjnego, który uruchamia sygnali¬ zacje przy nadejsciu zarejestrowanego impulsu.Aby wyjasnic Wizej dzialanie urzadzenia we¬ dlug wynalazku, które mierzy i rejestruje cze¬ stotliwosc impulsów sposobem wedlug wyna¬ lazku, podaje sie jedna z wielu odmian takiego urzadzenia, które moze mierzyc i rejestrowac czestotliwosci impulsów, zmieniajace sie w za¬ kresie trzech rzedów wielkosci.Urzadzenie wedlug wynalazku jest uwidocz¬ nione na zalaczonym rysunku.Ruch pisaka osiaga sie za pomoca prawo i le- woskretnej sruby 2 (sruby tego typu sa stoso¬ wane przy mechanizmach prowadniczych, ma¬ szynach nawijajacych itp.). Sruba 2 napedzana jest jednostajnie zawsze w tym samym kierun¬ ku obrotu za pomoca silnika elektrycznego 3 i reduktora obrotów 4. Dzieki prawoskretnemu i lewoskretnemu- gwintowi sruby 2, nakretka 5 porusza sie na srubie 2 z jednostajna predko¬ scia, naprzemian na prawo i na lewo pomimo, ze sruba 2 obraca sie stale w tym samym kie¬ runku. W tym celu w ramie podtrzymujacej 52 jest umieszczony wystajacy trzpien 51, którego koniec jest dopasowany do rowka gwintu sruby 2 i za pomoca sprezyny wcisniety do tego row¬ ka. Przy nakretce 5 sruby 2 umieszczony jest wlasciwy wspornik 6 pisaka 1 tak, ze w pew¬ nym zakresie moze on byc przesuwany osiowo na nakretce 5. Wspornik 6 pisaka 1 posiada zderzak 7 (trzpien), którego budowa widoczna jest na rysunku. W miejscach podzialu na trzy czesci szerokosci papierowej tasmy rejestracyj¬ nej, sa umieszczone zderzaki 8 i 9 ze stykami elektrycznymi, przy czym te zderzaki sa umo¬ cowane tak, ze przy ruchu nakretki 5 zderzak 7 uderza o nie, a wspornik 6 pisaka 1 pozostaje przez pewien czas w* tym samym miejscu. Ody wspornik 6 pisaka 1 zatrzyma sie w swym ru¬ chu, we wsporniku porusza sie w kierunku osiowym nakretka 5 sruby 2. Wspornik pisa¬ ka 1 zostaje uruchomiony ponownie, gdy zde¬ rzak 7 znajdujacy sie na wsporniku 6 pisaka 1, nadejdzie nad zaglebienie nakretki 5, zostanie w to zaglebienie wsuniety i w ten sposób zo¬ stanie odlaczony od zderzaków 8 i 9. W na¬ stepnej trzeciej czesci szerokosci zderzak 8, który jest polozony nizej niz zderzak 9 w pierwszej czesci, zatrzymuje ruch wspornika 6 pisaka 1 tak dlugo, az zderzak 7 nadejdzie nad nastepne zaglebienie nakretki 5 i zostanie w nie wsuniety.Przez uderzenie zderzaka 7 o elektryczne sty¬ ki zderzaków 8 i 9, reduktor zostaje przestawio¬ ny na zero i przekaznik przelaczony (aby im¬ puls K' — ty zostal zarejestrowany). Zatrzy¬ mywanie wspornika 6 pisaka 1 jest tak dobrane, ze uzyskuje sie skale ciagla. Po dojsciu w lewe polozenie skrajne, nakretka 5 ze wspornikiem 6 pisaka 1 zaczyna sie poruszac na prawo. Po dojsciu w prawe polozenie skrajne, wspornik 6 zostaje mechanicznie zahamowany (wskutek czego nakretka 5 zaczyna sie w nim przesuwac osiowo) a zderzak 7 przesuwa sie wskutek tego w swoje polozenie wyjsciowe tzn. w polozenie najbardziej wysuniete. W momencie, gdy na¬ kretka 5 zaczyna sie poruszac z prawej do le¬ wej wraz ze wspornikiem € pisaka 1, licznik zostaje na nowo nastawiony na zero i caly przebieg sie powtarza. Wspornik 6 pisaka 1 moze byc zaopatrzony w kilka pisaków dla jed¬ noczesnego rejestrowania przebiegu czestotli¬ wosci impulsów, pochodzacych z wielu zródel.Zalety sposobu wedlug wynalazku w stosun¬ ku do pomiarów i rejestracji za pomoca inte¬ gratora z przyrzadem piszacym lub w stosunku do reduktora z urzadzeniem drukarskim, pole¬ gaja na tym, ze istnieje mozliwoss pomiaru i rejestracji bardzo malych czestotliwosci im¬ pulsów (ulamki impulsu na minute), co przy uzyciu integratora jest zupelnie wykluczone.Dokladnosc pomiaru jest przy tym taka sama, jak przy uzyciu reduktora. Ponadto konstruk¬ cja urzadzenia jest bardzo prosta, szczególnie w porównaniu z licznikami polaczonymi z uzy¬ ciem maszyny liczacej, wymagajacej dodatkowo elektromechanicznego uruchomienia. Istnieje graficzna rejestracja wyników pomiaru, która jest znacznie czytelniejsza niz rejestracja za pomoca cyfr. Urzadzenie wedlug wynalazku nie zawiera zadnych kosztownych czesci (na przy¬ klad szerokopasmowego urzadzenia rejestruja¬ cego, elektrycznej maszyny do liczenia). Pisak jest napedzany silnikiem, wobec czego kon¬ strukcja urzadzenia jest mocna. PL