SU1314238A1 - Счетчик фотонов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерений слабых и сверхслабых световых потоков. Цель изобретени  - увеличение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондировани  путем разделени  трассы зондировани  на два участка, в которых регистраци  сигнала (моментов поступлени  фотонов ) ведетс  с различным пространственным разрешением. Счетчик включает ФЭУ 1, дискриминатор 2, ОЗУ 3, ЭВМ 4, схему синхронизации 5, управл емый тактовый генератор 6, триггер фотона 7, адресный счётчик 8, триггер режима 9,двоичный счетчик 10, шифратор 11 .Совместна  работа счетчи- ка 10 и шифратора 11 позвол ет выраба- тывать выходные импульсы, поступающие на адресный счетчик 8, через измен ющийс  (увеличивающийс ) интервал времени, так как на вькоде шифратора по вл ютс  импульсы только при определенных значени х сигналов на его входе, которыми дл  шифратора  вл ютс  выходные состо ни  двоичного счетчика - 1,2,4,8,16,32 и т.д. состо ний. Таким образом, по мере удалени  от источника зондирующих импульсов длительность временных интервалов увеличиваетс  пропорционально снижению интенсивности сигнала , благодар  чему интенсивность (веро тность регистрации) фотоимпульса в течение i-i o временного интервала сохран етс  практически посто нной , т.е. точность регистрации в ближней зоне возрастает. 1 ил. с (Л 00 ю со 00

Description

11

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерений параметров атмосферы и может быть использовано дл  регистрации слабых и сверхслабых световьк потоков в физике, лазерном |зондировании атмосферы, космических исследовани х, спектроскопии, химии астрономии и др.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондировани .

На чертеже представлена блок-схема счетчика фотонов.

Устройство содержит ФЭУ 1, дискриминатор 2,ОЗУ 3, ЭВМ 4, схему 5 синхронизации, управл емьм тактовый генератор 6, триг Г ер 7 фотона, адресный счетчик 8, триггер 9 режима, двоичный счетчик 10 и шифратор 11.

Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, выход которого соединен с первым входом тригт ера 7 фотона. Выход последнего подключен к первому входу управлени  ОЗУ 3, выход которог о соединен с одним из разр дов входного рег истра ЭВМ 4,Выход схемы 5 синхронизации подключен к первым входам управл емого такто- вог о генератора 6 и триггера 9 режима , выход управл емого тактового генератора 6 - к первому входу шифратора 11 и к счетному входу двоичного , счетчика 10, а выходы двоичного счетчика 10 - к 2 (К +1) входам шифратора 11, выход которого подсоединен к второму входу тригг ера 7 фотона и первому входу адресног о счетчика 8. Выход триггера 9 режима подключен к вторым входам управл емого тактовот о г-енератора 6 и ОЗУ .3. Адресные выходы адресного счетчика -8 подключены к адресным входам ОЗУ 3 и к входному регистру ЭВМ 4., а выход управлени  адресного счетчика - к второму входу триггера 9 режима . Один из разр дов выходного регистра ЭВМ 4 подключен к второму входу адресного счетчика 8.

Устройство работает следующим образом.

Управл емый г-енератор 6 -запускаетс  импульсом со схемы 5 синхронизации , определ ющим начало цикла ре 1 истрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает тригтер 9 режима ОЗУ в режим Запись. В этом режиме длительность временных

2382

интервалов опт едел етс  частотой управл емого тактового генератора, поступающей через шифратор 11 на адресный счетчик 8, и выбираетс  из 5 услови  фиксации в ОЗУ всех фотоимпульсов , наибольша  частота которых наблюдаетс  в ближней зоне, а также из минимально допустимой длительности цикла записи информации (мет- 0 ки) в используемый тип ОЗУ. Учитыва  вид входног О сиг нала, дл  уверенной регистрации потока измен ющейс  интенсивности необходимо уменьшать длительность временног-о интерва15

20

ла-до пределов, допускаемых минимальной длительностью цикла записи инфор- мац1- и используемый тип ОЗУ, и затем по мере удалени  от передатчика увеличивать длительность временных интервалов до значений, определ емых требуемым пространственньш разрешением , которое определ етс  как ± 1/2tgn , где 1 длительность

временного интервала. 25

Эта задача решаетс  использованием двоичног о К-разр дно1 о счетчика 10 и шифратора 11. При зтом разр дность счетчика 10 фактически опреде- 30 л ет диапазон изменени  длительности временных интервалов от мини- мальнох о до максимального и  вл етс  мерой снижени  динамическог о

|Х

.диапазона входног о сиг нала в 2 ,

35 г Де К - разр дность двоичного счетчика .

Совместна  работа счетчика 10 и шифратора 11 позвол ет вырабатывать выходные .импульсы, поступающие на

40 адресный счетчик через измен ющийс  (увеличивающийс ) интервал времени. Это достиг аетс  тем,, что на выходе шифратора по вл ютс  импупьсы т лько при определенных значени х входных

45 сиг налов, которыми дл  него  вл ютс  выходные состо ни  двоичного счетчика , а именно при достижении двоичным счетчиком 1,2,4,8,16 и 32 и т.д. состо ний. Эти импульсы измен ют сос50 то ние адреснот о счетчика 8 и по мере удалени  от источника зондирующих импульсов длительность временных интервалов , 3 которых проиехо.дит регистр; ци  поступ; К1;ц;.гх с днскримина55 тора 2 фотоимпульсов., уосличивс етс  пропорционально сн жен о ИНТР.НГГНВ- ности ВХОДНОГ О сигнал . Б.г;а одар -; этому инте:1сквнос;ть (или В 1ро т- ность регистрации) фотоимпульса в

31

течение i-r-o временног о интервала сохран етс  практически посто нной, а следовательно, точность рег истра- иии в ближней зоне возрастает.

Режим зоны плавающей длительности временных интервалов сохран етс  до уменьшени  интенсивности входног о потока фотоимпульсов до значени  , 1 Де Длительность временного интервала вне ближней зоны , котора  выбираетс  из необходи- мог о пространственног о разрешени  измер емого атмосферног-о параметра и необходимой длины трассы зондировани , так как уменьшение длительности временного интервала ведет к уменьшению длины трассы, что неприемлемо . Длина зоны плавающей длительности временных интервалов может быть изменена путем подключени  соответствующего числа разр дов двоичного счетчика 10 к входам шифратора 11. Конкретна  разр дность (и длительность зоны) подбираетс  экспериментально или может быть предварительно рассчитана.

Зарегистрированнь1е в режиме Запись моменты поступлени  фотонов на устройство в режиме чтени  ОЗУ передаютс  в ЭВМ в виде адресов временных интервалов, в которых был зарегистрирован факт поступлени  фотона , причем в ЭВМ происходит прибавление единицы к содержимому  чейки ЭВМ, адрес которой считываетс  с устройства.

Момент поступлени  фотона определ етс  как

п  ч /макс

К

21

где К,

1-1 - номер  чейки, в которой

зафиксирована метка; tj - плавающа  длительность временных интервалов в ближней зоне; длительность временных

интервалов в дальней зоне (посто нна ). Многократное повторение цикла записи считывани  приводит к тому, что в  чейках ОЗУ, ЭВМ, адреса кото- pbjx определ ют положение поступающих на устройство фотонов относительно импульс,- синхронизации, происходит формирование профил  отраженного атмосферой сигнала с точностью.

84

определ емой уровнем накоплени  в каждом временном интервале.

Таким образом, разделение трассы зондировани  на два участка, в которьк регистраци  сигнала (моментов поступлени  фотонов) ведетс  с различным пространственным разреп1екием, позвол ет значительно снизить уровень просчетов в ближней зоне даже

при значительной интенсивности

фотоимпульсов и увеличить точность регистрации сиг нала, причем длительность временных интервалов в ближней зоне измен етс  пропорционально

снижению интенсивности потока вход- ньк фотоимпульсов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Счетчик фотонов, содержащий фотоэлектрический умножитель (ФЭУ), дискриминатор, триггер фотона,оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)

   электронно-вьмислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, триггер режима, управл емый тактовый генератор и адресный счетчик, причем ФЭУ подключен к дискриминатору,выход хоторого подключен к первому входу тригт ера фотона, схема синхронизации подключена к первым входа.; угфав- л емого тактовог о генератора и трнт - г ера режима, выход триггера фотона

   подключен к первому входу управлени  ОЗУ, выход триг гера режима подкл а- чен к второму входу управл емого тактового генератора и второму входу управлени  ОЗУ, адресные выходы адресного счетчика подключены к адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ, к входному регистру ЭВМ подключен информационный выход ОЗУ, один из разр дов выходного регистра

   ЭВМ подключен к второму входу адрёс- Hoi o счетчика, выход управлени  которого подключен к второму входу триггера режима, информационный вход ОЗУ подключен к шине питани , о тл и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью увеличени  точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондировани , Е состав устройства введены двоичный

   счетчик и шифратор, причем выход уп-. равл емого тактового г енератора подключен к счетному входу двоичного счетчика и к первому входу шифратора выходы двоичног о счетчика подклю513U2386

   чены к 2 - (К 1) входам шифратора, гера фотона и к первому входу адрес- а его выход - к второму входу триг- ного счетчика.

   ,,;V; 1 i