RU2162236C1 - Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений - Google Patents
Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2162236C1 RU2162236C1 RU99114465A RU99114465A RU2162236C1 RU 2162236 C1 RU2162236 C1 RU 2162236C1 RU 99114465 A RU99114465 A RU 99114465A RU 99114465 A RU99114465 A RU 99114465A RU 2162236 C1 RU2162236 C1 RU 2162236C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- signal
- discriminator
- input signal
- rejector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к спектрометрии ионизирующих излучений и может применяться в электронных трактах спектрометров. Режектор содержит элемент выделения спада сигнала, элемент И, RS-триггер, два амплитудных дискриминатора и два одновибратора. Кроме того, на входе канала А режектора имеется формирователь первой производной входного сигнала и устройство выборки-хранения, что позволяет уменьшить искажения в аппаратурном спектре и позволяет определять максимальное значение входного сигнала на входе канала А. Оба дискриминатора выполнены стробируемыми, что позволяет упростить схему и одновременно повысить надежность работы. Дискриминатор первой производной входного сигнала выполнен с возможностью детектирования пересечения нуля и управляемым цепью последовательно соединенных дискриминатора и одновибратора, что способствует более точному определению максимального значения входного сигнала и повышению помехоустойчивости устройства. Дискриминатор на входе канала А выполнен управляемым цепью последовательно соединенных формирователя первой производной входного сигнала, дискриминатора и одновибратора, что исключает срабатывание на наложенные импульсы. Техническим результатом изобретения является упрощение устройства, повышение его возможностей, уменьшение искажений в спектре при увеличении статистики событий, повышение надежности. 2 ил.
Description
Изобретение относится к спектрометрии ионизирующих излучений и может применяться в электронных трактах спектрометров и в частности в спектрометрических трактах рентгенорадиометрических сепараторов.
Установлено, что вследствие случайной природы сигналов в детекторах и конечной их длительности имеется вероятность того, что два (или более) сигнала возникнут в интервал времени, достаточно короткий, и окажутся наложенными. Для пуассоновского распределения событий вероятность Pпр неналоженных и наложенных Pрп событий будет соответственно:
Pпр = ехр(-nr Tpu), Pрп = 1 - exp(-nrTpu);
где nr - скорость счета регистрируемого излучения, а Тpu - величина охранного интервала, при которой до регистрируемого события и после не будет другого регистрируемого события.
Pпр = ехр(-nr Tpu), Pрп = 1 - exp(-nrTpu);
где nr - скорость счета регистрируемого излучения, а Тpu - величина охранного интервала, при которой до регистрируемого события и после не будет другого регистрируемого события.
Использование режектора наложенных импульсов приводит к снижению скорости счета анализируемых сигналов по сравнению со скоростью регистрируемых событий:
npr = nr exp(-nrTpu).
npr = nr exp(-nrTpu).
(Курочкин С.С., Распутный В.Н. Дистанционные анализаторы и спектрометры. 1990 г., Энергоатомиздат, с. 132-137).
Известно устройство, позволяющее определять наложение сигналов на спад анализируемого сигнала, включающее дифференцирующую схему, логарифмический усилитель, генератор вилообразного напряжения и дискриминатор (Цитович А.П. Ядерная электроника, 1984 г., Энергоатомиздат, стр. 105).
Известно устройство, позволяющее определять наложение сигналов на полезную часть сигнала, состоящее из первой дифференцирующей схемы, усилителя-ограничителя, второй дифференцирующей схемы, дискриминатора отрицательного сигнала, дискриминатора положительного сигнала и одновибратора (Цитович А.П. Ядерная электроника, 1984 г., Энергоатомиздат, стр. 106).
Недостатком известных устройств является то, что они позволяют режектировать импульсы, наложенные либо на фронт предшествующего сигнала, либо на его спад.
Наиболее близким, по сути, является устройство, позволяющее режектировать наложение сигналов на спад анализируемого сигнала, включающее линейную схему пропускания (ЛСП), пиковый детектор (ПД), триггер блокировки (ТБ), RS-триггер, схему И и триггер Шмитта (ТШ), причем входной сигнал разветвляется на два канала - основной, содержащий ЛСП, где он задерживается на время, необходимое для анализа входного сигнала и выработки управляющего сигнала, и вспомогательный, включающий пиковый детектор (ПД), вход которого соединен с выходом ЛСП и выходом всего устройства, а выход соединен с одним из входов триггера блокировки ТБ, один из выходов которого соединен с управляющим входом ЛСП, а второй выход соединен с R-входом RS-триггера, триггер Шмитта ТШ, вход которого соединен со входом устройства режектирования, а выход соединен с одним из входов схемы И, выход которой соединен со вторым входом ТБ, а второй вход схемы И соединен с выходом RS-триггера, на S-вход которого поступает сигнал "Сброс" (Григорьев В.А. и др. Электронные методы ядерно- физического эксперимента, 1988 г., Энергоатомиздат, стр. 140).
К недостатком этого режектора следует отнести то, что данное решение режектора исключает из обработки как сам наложенный импульс, так и тот импульс, на спад которого он попадает, а также то, что в момент прихода сигнала "Сброс" импульс, присутствующий на входе ЛСП и появившийся несколько раньше момента разблокировки, будет сильно искажен блокировкой и должен быть также режектирован.
Задача, решаемая изобретением - упрощение устройства, одновременно с повышением его функциональных возможностей, с уменьшением искажений в аппаратурном спектре при увеличении статистики регистрируемых статистически распределенных событий, что приводит к повышению чувствительности радиометра рентгенорадиометрического сепаратора, повышения надежности и помехоустойчивости.
Задача решается тем, что в режекторе наложенных сигналов, содержащем два амплитудных интегральных дискриминатора, один из которых находится на входе канала А, два одновибратора, элемент выделения спада сигнала, элемент И, RS-триггер, согласно изобретению на входе канала А дополнительно содержится формирователь первой производной входного сигнала и устройство выборки-хранения, оба дискриминатора выполнены стробируемыми, при этом дискриминатор первой производной входного сигнала выполнен с возможностью детектирования пересечения нуля и управляемым цепью последовательно соединенных амплитудного дискриминатора и одновибратора, а амплитудный дискриминатор на входе канала А выполнен управляемым цепью последовательно соединенных формирователя первой производной входного сигнала, амплитудного дискриминатора и одновибратора.
Отличительными признаками от прототипа являются:
- на входе канала А дополнительно содержится формирователь первой производной входного сигнала и устройство выборки-хранения (это позволяет уменьшить искажения в аппаратурном спектре и позволяет определять максимальное значение входного сигнала на входе канала А);
- оба дискриминатора выполнены стробируемыми (это значительно упрощает схему и одновременно повышает надежность работы);
- дискриминатор первой производной входного сигнала выполнен с возможностью детектирования пересечения нуля и управляемым цепью последовательно соединенных амплитудного дискриминатора и одновибратора (это способствует более точному определению максимального значения входного сигнала и повышает помехоустойчивость устройства);
- амплитудный дискриминатор на входе канала А выполнен управляемым цепью последовательно соединенных формирователя первой производной входного сигнала, амплитудного дискриминатора и одновибратора (это повышает помехозащищенность и исключает срабатывание на наложенные импульсы).
- на входе канала А дополнительно содержится формирователь первой производной входного сигнала и устройство выборки-хранения (это позволяет уменьшить искажения в аппаратурном спектре и позволяет определять максимальное значение входного сигнала на входе канала А);
- оба дискриминатора выполнены стробируемыми (это значительно упрощает схему и одновременно повышает надежность работы);
- дискриминатор первой производной входного сигнала выполнен с возможностью детектирования пересечения нуля и управляемым цепью последовательно соединенных амплитудного дискриминатора и одновибратора (это способствует более точному определению максимального значения входного сигнала и повышает помехоустойчивость устройства);
- амплитудный дискриминатор на входе канала А выполнен управляемым цепью последовательно соединенных формирователя первой производной входного сигнала, амплитудного дискриминатора и одновибратора (это повышает помехозащищенность и исключает срабатывание на наложенные импульсы).
Устройство поясняется чертежами: фиг. 1 - блок-схема предлагаемого режектора наложенных сигналов, фиг. 2 - эпюры сигналов трех случаев регистрации событий.
Блок-схема содержит формирователь первой производной входного сигнала dU/dt 1, стробируемый амплитудный интегральный дискриминатор 2, стробируемый амплитудный интегральный дискриминатор - детектор пересечения нуля 3, одновибратор 4 и одновибратор 5, элемент 6 выделения спада сигнала, RS-триггера 7, элемента И 8 и устройство выборки-хранения (УВХ) 9.
Устройство работает следующим образом:
а) случай регистрации одиночного события (фиг. 2а):
при этом на входе канала А режектора формируется один аналоговый сигнал, имеющий характерную квазигауссовскую, т. е. близкую к колоколообразной, форму.
а) случай регистрации одиночного события (фиг. 2а):
при этом на входе канала А режектора формируется один аналоговый сигнал, имеющий характерную квазигауссовскую, т. е. близкую к колоколообразной, форму.
В исходном состоянии на стробирующий вход дискриминатора 2 с выхода одновибратора 5 поступает разрешающий сигнал, а на стробирующий вход дискриминатора 3 с выхода одновибратора 4 - запрещающий сигнал. Триггер 7 находится в состоянии, при котором на выходе элемента И 8 сформирован сигнал, соответствующий работе УВХ 9 в режиме выборки. Порог срабатывания дискриминатора 2 установлен несколько выше уровня шума в спектрометрическом тракте спектрометра.
В момент времени t1, когда уровень входного сигнала превысит порог дискриминации дискриминатора 2, на его выходе появляется сигнал, фронтом которого запускается одновибратор 4. Длительность сформированного одновибратором импульса выбирается несколько большей, чем длительность переднего фронта аналогового сигнала на входе канала А. Одновременно аналоговый сигнал с входа канала А поступает на вход формирователя первой производной входного сигнала 1, на выходе которого формируется биполярный сигнал, точка пересечения нуля которого соответствует максимальному значению входного аналогового сигнала на входе канала А. Биполярный сигнал поступает на вход дискриминатора 3, на стробирующий вход которого, одновременно с входным биполярным сигналом, поступает разрешающий импульс с выхода одновибратора 4. В момент времени t2, когда входной аналоговый сигнал достигает своего максимального значения, а биполярный сигнал на выходе формирователя первой производной входного сигнала 1 пересечет нуль, на выходе дискриминатора 3 сигнал скачком изменит свое состояние с логической 1 на логический 0 и запустит одновибратор 5. Длительность импульса, формируемого одновибратором 5, должна равняться или несколько превышать время спада входного аналогового сигнала. Т.о. одновибратор 5 формирует импульс, длительность которого определяет охранное время Тох, и блокирует работу дискриминатора 2. Элемент 6 в момент времени t2 формирует импульс, опрокидывающий триггер 7, а на выходе схемы И 8 появляется сигнал, переводящий УВХ 9 в режим хранения. На выходе УВХ 9 формируется плоская вершина, амплитуда которой соответствует максимальному значению входного аналогового сигнала на входе канала А. Сигналы с выхода УВХ 9 и триггера 7 поступают в АЦП анализатор, где по сигналу триггера 7 начинается АЦ преобразование.
По завершении АЦ преобразования на входе "Сброс" появляется импульс, опрокидывающий триггер 7 в исходное состояние. Т.о. сигнал на выходе схемы И 8 удерживает УВХ 9 в режиме хранения либо до конца охранного времени Тох, либо до конца АЦ преобразования, если его длительность превысит охранное время.
б) первый случай регистрации наложенных сигналов (фиг. 2б):
возможен случай наложения сигнала не фронт предшествующего сигнала. В этом случае в момент времени t'1 срабатывает дискриминатор 2 и запускает одновибратор 4, стробируя дискриминатор 3. Формирователь первой производной входного сигнала 1 формирует биполярный сигнал, но момент пересечения нуля в этом случае (t'2) наступит позже, чем закончится импульс стробирования дискриминатора 3, сформированного одновибратором 4, поскольку импульсы, образованные в результате наложения, имеют фронт несколько затянутый по сравнению с фронтом неналоженного импульса. В результате эта ситуация не приведет к запуску одновибратора 5 и УВХ 9 в режим хранения не переводится. Сигнал запуска АЦ преобразования с выхода триггера 7 в АЦП анализатор не поступает, а зарегистрированные события не обрабатываются.
возможен случай наложения сигнала не фронт предшествующего сигнала. В этом случае в момент времени t'1 срабатывает дискриминатор 2 и запускает одновибратор 4, стробируя дискриминатор 3. Формирователь первой производной входного сигнала 1 формирует биполярный сигнал, но момент пересечения нуля в этом случае (t'2) наступит позже, чем закончится импульс стробирования дискриминатора 3, сформированного одновибратором 4, поскольку импульсы, образованные в результате наложения, имеют фронт несколько затянутый по сравнению с фронтом неналоженного импульса. В результате эта ситуация не приведет к запуску одновибратора 5 и УВХ 9 в режим хранения не переводится. Сигнал запуска АЦ преобразования с выхода триггера 7 в АЦП анализатор не поступает, а зарегистрированные события не обрабатываются.
в) второй случай регистрации наложенных сигналов (фиг. 2в):
возможен также случай наложения на спад предшествующего сигнала. В этом случае в момент времени t"1 срабатывает дискриминатор 2 и запускает одновибратор 4, стробируя дискриминатор 3. Формирователь первой производной входного сигнала 1 формирует биполярный сигнал и в момент времени t"2 на выходе дискриминатора 3 произойдет скачкообразное изменение сигнала с лог. 1 на лог. 0, которое запустит одновибратор 5. Охранный импульс на выходе одновибратора 5 блокирует работу дискриминатора 2, опрокидывает посредством элемента выделения спада сигнала 6 триггер 7 и через элемент И 8 переводит УВХ 9 в режим хранения. По окончании охранного импульса на выходе одновибратора 5 снимается блокировка с дискриминатора 2 и, если к этому времени пришел импульс по входу "Сброс", который опрокидывает триггер 7, УВХ 9 переводится в режим выборки. При снятии блокировки с стробирующего входа дискриминатора 2 потенциал на его выходе отражает соотношение порога дискриминации и уровня входного сигнала на входе канала А. Поскольку уровень входного сигнала на входе дискриминатора 2 превышает порог дискриминации (наложение сигнала на спад предшествующего сигнала приводит к искажению формы и увеличению общей длительности суммарного сигнала), потенциал на его выходе не изменяется, одновибратор 4 не запускается, дискриминатор 3 не фиксирует пересечения нуля, УВХ 9 в режим хранения не переводится, сигнал запуска АЦ преобразования на выходе триггера 7 не формируется. В результате эта ситуация приведет к обработке только предшествующего сигнала, не искаженного наложением. Последующий сигнал, наложенный на предшествующий, останется не зарегистрированным.
возможен также случай наложения на спад предшествующего сигнала. В этом случае в момент времени t"1 срабатывает дискриминатор 2 и запускает одновибратор 4, стробируя дискриминатор 3. Формирователь первой производной входного сигнала 1 формирует биполярный сигнал и в момент времени t"2 на выходе дискриминатора 3 произойдет скачкообразное изменение сигнала с лог. 1 на лог. 0, которое запустит одновибратор 5. Охранный импульс на выходе одновибратора 5 блокирует работу дискриминатора 2, опрокидывает посредством элемента выделения спада сигнала 6 триггер 7 и через элемент И 8 переводит УВХ 9 в режим хранения. По окончании охранного импульса на выходе одновибратора 5 снимается блокировка с дискриминатора 2 и, если к этому времени пришел импульс по входу "Сброс", который опрокидывает триггер 7, УВХ 9 переводится в режим выборки. При снятии блокировки с стробирующего входа дискриминатора 2 потенциал на его выходе отражает соотношение порога дискриминации и уровня входного сигнала на входе канала А. Поскольку уровень входного сигнала на входе дискриминатора 2 превышает порог дискриминации (наложение сигнала на спад предшествующего сигнала приводит к искажению формы и увеличению общей длительности суммарного сигнала), потенциал на его выходе не изменяется, одновибратор 4 не запускается, дискриминатор 3 не фиксирует пересечения нуля, УВХ 9 в режим хранения не переводится, сигнал запуска АЦ преобразования на выходе триггера 7 не формируется. В результате эта ситуация приведет к обработке только предшествующего сигнала, не искаженного наложением. Последующий сигнал, наложенный на предшествующий, останется не зарегистрированным.
Использование такого устройства позволяет режектировать наложенные сигналы как на фронт предшествующего сигнала, так и на его спад. Однако, в случае наложения сигнала на спад предшествующего, информация об энергии зарегистрированного предшествующего события не пропадает. Она запоминается в УВХ и обрабатывается в АЦП анализаторе. При этом наряду с основной функцией устройства - режектирование наложенных сигналов, устройство позволяет определять максимальное значение аналогового входного сигнала и формировать плоскую вершину импульса, необходимую для дальнейшего АЦ преобразования.
Режектор наложенных сигналов позволяет режектировать наложенные сигналы как на фронт, так и на спад предшествующего сигнала, при этом информация о предшествующем сигнале, в случае наложения последующего сигнала на спад предшествующего, не пропадает, что повышает уровень достоверности регистрируемой информации. Введение в состав режектора устройства выборки-хранения и формирователя первой производной входного сигнала позволяет формировать плоскую вершину импульса (определять максимальное значение амплитуды входного сигнала), что создает условия для дальнейшей обработки сигнала, а стробирование дискриминаторов повышает помехоустойчивость и надежность устройства в целом.
Claims (1)
- Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений, содержащих два амплитудных интегральных дискриминатора, один из которых находится на входе канала А, два одновибратора, элемент выделения спада сигнала, элемент И, RS-триггер, отличающийся тем, что на входе канала А дополнительно содержится формирователь первой производной входного сигнала и устройство выборки-хранения, оба дискриминатора выполнены стробируемыми, при этом дискриминатор первой производной входного сигнала выполнен с возможностью детектирования пересечения нуля и управляемым цепью последовательно соединенных амплитудного дискриминатора и одновибратора, а амплитудный дискриминатор на входе канала А выполнен управляемым цепью последовательно соединенных формирователя первой производной входного сигнала, амплитудного дискриминатора и одновибратора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114465A RU2162236C1 (ru) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114465A RU2162236C1 (ru) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2162236C1 true RU2162236C1 (ru) | 2001-01-20 |
Family
ID=20222207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99114465A RU2162236C1 (ru) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2162236C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2866713A1 (fr) * | 2004-02-24 | 2005-08-26 | Commissariat Energie Atomique | Circuit electronique de diagnostic de spectrometrie et chaine de comptage associee |
-
1999
- 1999-07-05 RU RU99114465A patent/RU2162236C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРИГОРЬЕВ В.А. и др. Электронные методы ядерно-физического эксперимента. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.140. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2866713A1 (fr) * | 2004-02-24 | 2005-08-26 | Commissariat Energie Atomique | Circuit electronique de diagnostic de spectrometrie et chaine de comptage associee |
| WO2005085905A1 (fr) * | 2004-02-24 | 2005-09-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Circuit electronique de diagnostic de spectrometrie et chaine de comptage associee |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5815532B2 (ja) | 放射線検出器によって供給される信号を処理するためのデバイス | |
| US20060010182A1 (en) | Quantum random number generator | |
| Saxena et al. | Investigation of FPGA-based real-time adaptive digital pulse shaping for high-count-rate applications | |
| CN108964637A (zh) | 一种基于fpga的超高通过率电流型数字化脉冲处理方法 | |
| Jordanov et al. | Compact circuit for pulse rise-time discrimination | |
| RU2162236C1 (ru) | Режектор наложенных сигналов в спектрометре ионизирующих излучений | |
| WO2008014016A2 (en) | Apparatus and method for reducing microphonic susceptibility in a radiation detector | |
| US5304808A (en) | Method and apparatus for data sampling | |
| Spieler | Pulse processing and analysis | |
| JP2000074968A (ja) | 信号検出装置 | |
| CA1069223A (en) | Data derandomizer and method of operation for radiation imaging detection systems | |
| Di Odoardo et al. | A fully digital architecture for trigger circuits in programmable logic | |
| CN114252901A (zh) | 死时间校正方法和系统 | |
| US20080205580A1 (en) | Real-time multiplicity counter | |
| US3831098A (en) | Pulse stretcher for narrow pulses | |
| SU873176A1 (ru) | Сцинтилл ционный блок детектировани | |
| SU417751A1 (ru) | ||
| RU2564956C1 (ru) | Формирователь сигналов амплитудного спектрометра ионизирующего излучения | |
| SU409167A1 (ru) | Радиометрическое устройство | |
| CN115902996A (zh) | 核脉冲信号能谱成形方法及多道脉冲分析仪 | |
| CN116094611A (zh) | 一种提取雪崩二极管雪崩信号的装置和方法 | |
| SU1485839A1 (ru) | Устройство для формирования спектрометрических импульсов | |
| RU2339919C1 (ru) | Устройство для регистрации слабых оптических импульсов | |
| US4339663A (en) | Pulsed neutron well logging system and method with synchronization/stabilization pulse verification means | |
| Yang et al. | Constant-fraction discrimination/boxcar integrator for plasma source time-of-flight mass spectrometry |