RU2012027C1 - Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method - Google Patents

Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method Download PDF

Info

Publication number
RU2012027C1
RU2012027C1 SU4942191A RU2012027C1 RU 2012027 C1 RU2012027 C1 RU 2012027C1 SU 4942191 A SU4942191 A SU 4942191A RU 2012027 C1 RU2012027 C1 RU 2012027C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clock
events
time
vernier
counters
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Журавков
В.Л. Плохотниченко
Original Assignee
Журавков Александр Васильевич
Плохотниченко Владимир Леонидович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Журавков Александр Васильевич, Плохотниченко Владимир Леонидович filed Critical Журавков Александр Васильевич
Priority to SU4942191 priority Critical patent/RU2012027C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2012027C1 publication Critical patent/RU2012027C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Abstract

FIELD: measuring devices. SUBSTANCE: device has AND gate, clock, clock pulse counter, commutator, request generator, vernier generator, shaper of "reset" signals, counter of events, decoder, shaper of "start-stop" signals, three vernier counters, shaper of "record" signals, three registers of memory gate. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к физике, в частности к способу измерения моментов времени регистрации событий в ядерно-физическом и астрофизическом экспериментах. The invention relates to physics, in particular to a method for measuring moments of time of registration of events in nuclear-physical and astrophysical experiments.

В ядерно-физическом эксперименте распространен способ и аппаратура многоканального измерения временных интервалов между регистрируемыми событиями (Цитович А. П. Ядерная радиоэлектроника. М. : Наука, 1967, с. 288). Последовательное измерение временных интервалов между каждыми соседними событиями, регистрируемыми по N независимым каналам, приводит к необходимости организации N2 каналов для сортировки временных интервалов. При этом каждый временной интервал измеряется с определенной точностью, а при их суммировании происходит потеря точности фиксации текущего времени. Аппаратура непосредственного измерения временных интервалов оказывается сложной, наращивание числа каналов поступления событий затруднено.A method and apparatus for multichannel measurement of time intervals between recorded events is widespread in a nuclear physics experiment (A. Tsitovich, Nuclear Radio Electronics. Moscow: Nauka, 1967, p. 288). Sequential measurement of time intervals between each neighboring event recorded on N independent channels leads to the need to organize N 2 channels for sorting time intervals. Moreover, each time interval is measured with a certain accuracy, and when they are summed up, the accuracy of fixing the current time is lost. The equipment for the direct measurement of time intervals turns out to be complicated; it is difficult to increase the number of channels for the arrival of events.

Наиболее близким техническим решением является способ непосредственного измерения моментов времени поступления событий по N независимым каналам (Пимонов А. А. Система счета фотонов. Сообщения Спец. астрофиз. обсерв. , 1979, N 25, с. 31). Такой способ дает выигрыш по числу необходимых каналов в N раз, обеспечивает постоянство точности измерения текущего времени на протяжении всего цикла измерений. При этом временные интервалы между зарегистрированными событиями могут быть легко определены при дальнейшей математической обработке исходного массива данных. Способ основан на том, что в момент поступления импульса от зарегистрированного события производится запись текущего состояния двоичных часов и номера канала, по которому поступили события, в запоминающее устройство, откуда затем накопленные данные передаются в ЭВМ для дальнейшей математической обработки. The closest technical solution is the method of directly measuring the time of arrival of events on N independent channels (Pimonov A. A. Photon Counting System. Messages Special Astrophysical Observer, 1979, N 25, p. 31). This method gives a gain in the number of necessary channels by a factor of N, ensures constant measurement accuracy of the current time throughout the entire measurement cycle. In this case, the time intervals between the registered events can be easily determined during further mathematical processing of the initial data array. The method is based on the fact that at the moment of an impulse from a registered event, the current state of the binary clock and the channel number on which the events were received are recorded in a storage device, from where then the accumulated data is transferred to a computer for further mathematical processing.

Известное устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит задающий генератор, двоичные часы, запоминающее устройство и блок управления. Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они не обеспечивают диспетчеризацию входных и выходных потоков, т. е. при превышении количества принимаемых событий над количеством ячеек памяти за время передачи данных в ЭВМ происходит потеря ранее записанных событий и этот факт нигде не регистрируется, что приводит к появлению неустранимых искажений статистических результатов. Кроме того, последовательное считывание с одного работающего без остановок счетчика в память устройства приводит к трудностям достижения высокого временного разрешения из-за невозможности избежания считывания информации в моменты изменения состояний счетчика. The known device, selected as a prototype, contains a master oscillator, a binary clock, a storage device and a control unit. A disadvantage of the known method and device is that they do not provide scheduling of input and output streams, i.e., when the number of received events exceeds the number of memory cells during the data transfer to the computer, the loss of previously recorded events occurs and this fact is not recorded anywhere, which leads to the appearance of fatal distortions of statistical results. In addition, sequential reading from one counter without interruptions into the device memory leads to difficulties in achieving high temporal resolution due to the impossibility of avoiding reading information at the moments of change in counter states.

Целью изобретения является измерение моментов времени регистрируемых событий, поступающих по многим параллельным каналам, с высоким временным разрешением и точностью на длительном интервале. The aim of the invention is the measurement of time instants of recorded events arriving on many parallel channels with high time resolution and accuracy over a long interval.

Цель достигается тем, что в основу описываемого способа положен принцип нониусных измерений, в котором для получения высокого разрешения и точности измерения на протяженном временном интервале используются две шкалы. Одна - основная, обеспечивающая измерение на протяженном интервале, но с грубой ценой деления. The goal is achieved by the fact that the method described is based on the principle of vernier measurements, in which two scales are used to obtain high resolution and measurement accuracy over an extended time interval. One is the main one, providing measurement over a long interval, but with a rough division price.

Вторая - нониусная, обеспечивающая высокое разрешение и точность измерения на коротком промежутке между соседними делениями основной шкалы. Совмещение двух шкал позволяет решить поставленную задачу. The second is vernier, providing high resolution and measurement accuracy for a short interval between adjacent divisions of the main scale. The combination of two scales allows you to solve the problem.

В устройстве цель достигается тем, что основная шкала меток времени, называемая далее тактовой, формируется низкочастотным тактовым генератором, к которому подключен тактовый счетчик. Нониусная шкала меток времени формируется высокочастотным нониусным генератором. Выбрав частоту нониусного генератора, кратную тактовой, получаем совмещенную шкалу меток времени. In the device, the goal is achieved in that the main time stamp scale, hereinafter referred to as the clock, is formed by a low-frequency clock, to which the clock counter is connected. The vernier time stamp scale is formed by a high-frequency vernier generator. Choosing the frequency of the vernier generator, a multiple of the clock, we get a combined scale of time stamps.

Сопоставительный анализ описываемых решений с прототипом показывает, что способ отличается от прототипа тем, что формируется нониусная шкала меток времени высокочастотным нониусным генератором, с выхода которого импульсы-метки поступают параллельно на счетные входы нескольких нониусных счетчиков. Перед началом измерения одновременно обнуляются все нониусные счетчики и начинается счет нониусных меток времени, а при регистрации поступающих событий нониусные счетчики поочередно останавливаются, что позволяет измерить моменты времени поступления всех событий, начиная с заданного "нулевого". Число событий, для которых могут быть измерены моменты времени регистрации между соседними тактовыми метками, лимитировано числом нониусных счетчиков. Интервал между двумя соседними нониусными метками определяет временное разрешение, а между тактовыми нониусными метками определяет временное разрешение, а между тактовыми - длительность (такта) измерения нониусных счетчиков. Точность измерения определяется стабильностью частот нониусного и тактового генераторов. Перед началом всего процесса измерения обнуляется тактовый счетчик, который затем подсчитывает тактовые метки, а показания снимаются и передаются в ЭВМ как с тактового, так и с нониусных счетчиков по окончании каждого такта измерения. A comparative analysis of the described solutions with the prototype shows that the method differs from the prototype in that a vernier time stamp is formed by a high-frequency vernier generator, from the output of which pulse markers arrive in parallel to the counting inputs of several nonius counters. Before the start of measurement, all nonius counters are simultaneously reset and the count of nonius time stamps starts, and upon registration of incoming events, the nonius counters are stopped one by one, which makes it possible to measure the time moments of arrival of all events, starting from the specified "zero". The number of events for which recording times between adjacent clock ticks can be measured is limited by the number of nonius counters. The interval between two adjacent vernier marks defines the time resolution, and between the nonius tap marks determines the temporal resolution, and between the beat determines the duration (measure) of the measurement of vernier counters. The measurement accuracy is determined by the stability of the frequencies of the vernier and clock oscillators. Before the start of the whole measurement process, the clock counter is reset, which then counts the clock marks, and the readings are taken and transmitted to the computer from both the clock and nonius meters at the end of each measurement clock.

Сравнение описываемых технических решений с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии их критерию "новизна". Известны технические решения, в которых измеряются моменты времени поступления событий, но избежать считывания информации в моменты изменения состояний счетчика в них не удавалось. Это достигается в описываемых технических решениях и появляется возможность фиксировать общее количество событий, поступивших в течение каждого такта. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие описываемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемым техническим решениям соответствие критерию "существенные отличия". Синхронно с измерением моментов времени в описываемом способе фиксируются и номера каналов, по которым поступают события. Обозначив соответственно каналы, по которым в данный момент времени поступают события за "1", а по которым нет - за "0", и записав их в соответствующие ячейки оперативного запоминающего устройства, получим необходимую информацию о каждом зарегистрированном событии. Примерный вид фиксируемых данных представлен в таблице. A comparison of the described technical solutions with the prototype allows us to conclude that they meet the criterion of "novelty." Technical solutions are known in which the time moments of events are measured, but it was not possible to avoid reading information at the moments when the counter states changed. This is achieved in the described technical solutions and it becomes possible to record the total number of events received during each clock cycle. In the study of other well-known technical solutions in the art, the features that distinguish the described invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solutions with the criterion of "significant differences". Synchronously with the measurement of time instants in the described method, the numbers of the channels through which the events are received are also recorded. By designating, respectively, the channels through which events for “1” are currently being received, and for which there are no events for “0”, and recording them in the corresponding cells of the random access memory, we obtain the necessary information about each registered event. An approximate type of recorded data is presented in the table.

Зафиксированные данные передаются в ЭВМ для дальнейшей математической обработки. Во время передачи данных состояния счетчиков и ячеек оперативного запоминающего устройства должны быть неизменными, а процесс измерения необходимо продолжать. The recorded data is transmitted to a computer for further mathematical processing. During the transmission of data, the status of the counters and cells of the random access memory must be unchanged, and the measurement process must be continued.

Реализуется это наличием в "Квантохроне" второй, идентичной первой, части устройства, в которой продолжается процесс измерения, в то время как из первой уже накопленные данные передаются на ЭВМ. Части эти названы соответственно линейками "1" и "2". This is realized by the presence in "Quantochron" of the second, identical to the first, part of the device in which the measurement process continues, while from the first already accumulated data is transmitted to the computer. These parts are called the rulers "1" and "2", respectively.

Описываемый способ дает возможность исследовать статистические характеристики потоков событий, поступающих по многим каналам, с высоким временным разрешением и точностью на длительных временных интервалах за счет формирования нониусной шкалы меток времени и параллельного поступления импульсов-меток на счетные входы нескольких нониусных счетчиков. The described method makes it possible to study the statistical characteristics of the streams of events arriving on many channels with high time resolution and accuracy over long time intervals due to the formation of a nonius scale of time stamps and the parallel arrival of pulse-tags to the counting inputs of several nonius counters.

Сущность изобретения поясняется блок-схемой. The invention is illustrated in the block diagram.

Блок-схема содержит схему ИЛИ 1, тактовый генератор 2, тактовый счетчик 3, коммутатор 4 линеек, формирователь 5 запросов на обслуживание ЭВМ, нониусный генератор 6, формирователь 7 сигналов "Сброс", счетчик 8 событий, дешифратор 9 номера события, формирователь 10 сигналов "Пуск-стоп", нониусные счетчики 11,12,13 - соответственно 1,2,3, формирователь 14 сигналов "Запись", ячейки запоминающего устройства 15,16,17 - соответственно 1,2,3. The block diagram contains an OR 1 circuit, a clock generator 2, a clock counter 3, a switch 4 bars, a shaper 5 of service requests for a computer, a vernier generator 6, a shaper 7 of signals "Reset", a counter 8 of events, a decoder 9 of the event number, a shaper of 10 signals "Start-stop", vernier counters 11,12,13 - 1,2,3, respectively, shaper 14 signals "Record", memory cells 15,16,17 - respectively 1,2,3.

В таблице представлен примерный вид фиксируемых данных описываемым способом. The table shows an exemplary view of the recorded data in the described manner.

Способ осуществляется следующим образом. После включения по команде из ЭВМ обнуляется тактовый счетчик 3, который затем сосчитывает первый тактовый импульс, поступивший с выхода тактового генератора 2. Этот же импульс, поступив на вход коммутатора 4 линеек, устанавливают первую линейку в режим измерения, а вторую - в режим передачи данных ЭВМ. В первой линейке при этом происходит обнуление счетчика 8 событий и всех нониусных счетчиков 11,12,13. Формирователь 10 сигналов "Пуск-стоп" выдает сигнал "Пуск" на входы управления всех нониусных счетчиков первой линейки, и они одновременно начинают счет импульсов, поступающих с выхода нониусного генератора 6. Счетчик событий получает сигнал разрешения за счет событий, поступающих на его вход с выхода схемы ИЛИ 1. Как только на любой из N входов схемы ИЛИ поступает сигнал наличия события, он появится на ее выходе и будет сосчитан счетчиком 8 событий. На выходе счетчика событий установится код "1". Этим кодом через дешифратор 9 и формирователь 10 сигналов "Пуск-стоп" вызывается формирование сигнала "Стоп" для первого нониусного счетчика, а формирователем сигналов "Запись" выдается сигнал на запись входной кодовой комбинации в первую ячейку оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) в виде нулей и единиц (таблица). При поступлении сигнала о втором событии он, аналогично первому, сосчитывается счетчиком событий, на выходе которого устанавливается код "2". В результате происходит остановка второго нониусного счетчика и запись входной кодовой комбинации во вторую ячейку ОЗУ. Все последующие события 3,4,5 и т. д. приводят к остановке соответствующих нониусных счетчиков и записи входных кодов в соответствующие ячейки ОЗУ. The method is as follows. After switching on, a command counter 3 is reset from the computer, which then counts the first clock pulse received from the output of clock generator 2. The same pulse, received at the input of the switch 4 bars, sets the first ruler into measurement mode and the second into data transfer mode COMPUTER. In the first line, the counter of 8 events and all vernier counters 11,12,13 are reset to zero. The “Start-stop” signal generator 10 issues a “Start” signal to the control inputs of all the vernier counters of the first line, and they simultaneously start counting the pulses coming from the output of the vernier generator 6. The event counter receives a resolution signal due to events arriving at its input from circuit output OR 1. As soon as an event presence signal is received at any of the N inputs of the OR circuit, it will appear on its output and will be counted by a counter of 8 events. At the output of the event counter, code "1" is set. This code, through the decoder 9 and the start-stop signal generator 10, causes the Stop signal to be generated for the first nonius counter, and the Record signal generator gives a signal to record the input code combination into the first cell of random access memory (RAM) in the form of zeros and units (table). When a signal about the second event arrives, it, similarly to the first, is counted by the event counter, at the output of which the code "2" is set. As a result, the second nonius counter is stopped and the input code combination is written to the second RAM cell. All subsequent events of 3,4,5, etc., lead to a stop of the corresponding vernier counters and recording of input codes in the corresponding RAM cells.

В итоге во временном промежутке между двумя соседними тактовыми метками фиксируются времена регистрации событий и номера каналов, по которым эти события произошли. Второй импульс тактовой метки времени, аналогично первому, сосчитывается тактовым счетчиком и переключает первую линейку в режим передачи данных в ЭВМ, а вторую - в режим измерения. Таким образом в ЭВМ записываются данные о содержании тактовых часов, нониусных счетчиков, счетчика событий и ячеек ОЗУ первой линейки, в то время как во второй линейке осуществляется измерение и т. д. Описываемые способ и устройство дают возможность исследовать статистические характеристики истоков событий, поступающих по многим каналам, с высоким временным разрешением и точностью на длительных временных интервалах. As a result, in the time interval between two adjacent clock marks, the recording times of events and the channel numbers along which these events occurred are recorded. The second pulse of the clock time stamp, similarly to the first, is counted by the clock counter and switches the first ruler to the data transfer mode to the computer, and the second to the measurement mode. Thus, the computer records data on the content of the clock, vernier counters, event counter and RAM cells of the first line, while the second line takes measurements, etc. The described method and device make it possible to study the statistical characteristics of the sources of events received by many channels with high time resolution and accuracy over long time intervals.

Claims (2)

1. Способ многоканального измерения моментов времени регистрации событий, заключающийся в фиксации и запоминающем устройстве номеров каналов, по которым поступили события, и одновременном измерении моментов времени их регистрации с помощью двоичных часов, отличающийся тем, что, с целью получения высокого временного разрешения на длительном интервале, осуществляется формирование тактовых и нониусных меток времени, подсчитываемых соответственно тактовым и группой нониусных счетчиков, которые одновременно сбрасываются и запускаются для подсчета нониусных меток времени по тактовой метке, останавливаясь поочередно по мере поступления событий. 1. The method of multichannel measurement of moments of time of registration of events, which consists in fixing and storing the numbers of channels on which the events arrived, and at the same time measuring the moments of time of registration using a binary clock, characterized in that, in order to obtain high time resolution over a long interval , the formation of the clock and nonius timestamps, calculated respectively by the clock and the group of nonius counters, which are simultaneously reset and run for I count vernier time stamp on the label clock, stopping turn as events are received. 2. Устройство многоканального измерения моментов времени регистрации событий, содержащее запоминающее устройство, двоичные часы и узел управления устройством и передачей данных в ЭВМ, отличающееся тем, что двоичные часы состоят из тактового генератора и подключенного к нему тактового счетчика нониусного генератора с подключенными к нему двумя идентичными группами нониусных счетчиков со схемами управления этими счетчиками, включающими в себя формирователи сигналов "Сброс" и "Пуск-стоп", а также двух идентичных счетчиков событий и двух запоминающих устройств, образующих соответственно первую и вторую линейки с общими для них коммутатором и схемой ИЛИ. 2. A device for multichannel measurement of moments of time for recording events, containing a storage device, a binary clock and a control unit for a device and transmitting data to a computer, characterized in that the binary clock consists of a clock generator and a clock counter of a vernier generator connected to it with two identical groups of vernier counters with control circuits for these counters, including the “Reset” and “Start-stop” signal conditioners, as well as two identical event counters and two memory devices, forming respectively the first and second line with a common commutator and OR circuit.
SU4942191 1991-04-23 1991-04-23 Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method RU2012027C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4942191 RU2012027C1 (en) 1991-04-23 1991-04-23 Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4942191 RU2012027C1 (en) 1991-04-23 1991-04-23 Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2012027C1 true RU2012027C1 (en) 1994-04-30

Family

ID=21577630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4942191 RU2012027C1 (en) 1991-04-23 1991-04-23 Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2012027C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3182127A (en) Measuring reference distortion of telegraph symbols in start-stop telegraph operation
GB942183A (en) Improvements in or relating to data processing equipment
RU2012027C1 (en) Method for multichannel measuring of time moments of recorded events and device for implementation of said method
RU6922U1 (en) DEVICE FOR ACCOUNT OF TIME INTERVALS
Turko Multichannel interval timer
JPH0455272B2 (en)
SU1159028A1 (en) Multichannel data collection system
RU2007742C1 (en) Device for discrete measuring of time interval of radio location station
GB1267079A (en)
SU1173384A1 (en) Apparatus for measuring pulse duration
SU1365104A1 (en) Article-counting device
GB1103110A (en) Electrical apparatus
Van Heusden et al. A CAMAC normal station for processing ion-beam scanner data
SU397916A1 (en) MULTI-CHANNEL STATISTICAL ANALYSISER OF DURATION DISTRIBUTION OF DURATION \ PULSE
SU1439608A1 (en) Device for interfacing "k" information sources with computer
RU1795511C (en) Indicating device
SU913384A1 (en) Device for automatic testing of digital units
SU1173196A1 (en) Photon counter
SU1727213A1 (en) Device for control over access to common communication channel
SU634288A1 (en) Arrangement for statistic testing
SU443486A1 (en) Decimal Pulse Counter
SU1128242A1 (en) Device for polling input device
SU1783456A1 (en) Radiometer
SU444177A1 (en) Device for recording random pulses
SU907840A1 (en) Device for measuring error coefficient