SU692081A1 - Устройство фиксации временного положени электрических импульсов - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к информаодонно измерительной технике и может быть использовано в анализаторах распределений временных интервалов дл  фиксации временного поло 1сени  сигналов детекторов излучений с флуктуирующими амплитудой и длительностью фронта.

Известны устройства фиксации временного положени  электрических импульсов детекторов излучений, основанные на двухиороговом методе прив зки и преш1азначенные Дл  сОвШстной работы с врем -амплитудными преобразовател ми 11. Эти устройства используют дл  фиксации временного положени  регистрируемых импульсов информацию о моментах пересечени  ими двух уровней напр жени  и характеризуютс  низкой тотостью, а также ограниченными функциональными возможност ми..:

Из известных устройств фиксации временного положени  импульсов детекторов излучений наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее два дискриминатора с различающимис  пороговыми уровн ми-дйМрйминатор верхнего и дискриминатор нижнего уровней, линию задержки, аналоговый сумматор

Преобразователь врем  - амплитуда, включающий в себ  управл емый генератор тока зар да, накопительный конденсатор, истокбвый повторитель 12.

Данное устройство предназначено дл  работы в анализаторах временных распределений, построенньис на основе врем -амплитудных преобразователей . Сущность устройства состоит в фиксации Положений импульсов, задающих границы измер емь1х временных интервалов, дискриминатором с заданным пороговым, уровнем, измерении крутизны упом нутых импульсов и введении соответствующей поправки в результат преобразовани  временного интервала основным преобразоват елем врем -амплитуда. . Извест1юе устройство имеет низкую точность при работе в щироком динамическом диапазоне амплитуд входных Импульсов, так как форма переднего фронта реальных импульсов на быходе усилител , св зывающего детектор излучени  со схемой фиксации, особенно на начальном участке, существенно отличаетс  от линейной. Вследствие этого уже при амплитуде импульса, в несколько раз превышающей пороговое напр 36 жеиие дас сриминатрра нижнего уровн , даскриминаторь работают на участках фронта различающейс  крутизны, причем дл  дискриминатора нижнего уровн  крутизна ниже, чем дл  дискриминатора верхнего уровн . Последнее обсто тель ство приводит к ошибкам измерени  крутизны, так ,как малыеизменени  амплитуды привод т к больцшм изменени м в моменте запуска дискриминатора нижнего уровн  и, как следствие, к ошибкам компенсации и значительным результирующим погреошост м измерени  временных интервалов. Известное устройство характеризуетс  также ограниченными функциональными возможност ми , так как его нельз  использовать во временных анализаторах, принцип работы которых отличен от метода трансформации врем амплитуда , например, нониусных или счетно-импульсных . Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение точности устройства фиксации временного положени  электрических импульсов детекторов излучени  в широком динамическом диапазоне вариаций амплитуды и расширение его функциональных возможностей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство фиксации временного положени  электрических импульсов, содержащее входную клемму, соединенную со входом линии задержки и со входом дискриминатора верхнего уровн , выход которого св зан с первым входом дискриминатора нижнего уровн , второй вход которого соединен с выходом линии задержки , а, выход дискриминатора нижнего уровн  соединен с первым генератора посто нного тока зар да, выход которого св зан с незаземленной обкладкой конденсатора, втора  обкладка которого заземлена, а также выходную клемму, дополнительно ввод т последовательно соединенные инвертирующий усилитель, расилири тель И1йпульсов ограничитель, аттенюатор и элемент Сравнени ,сЬединеннь1Й с выходной клеммой , а также генератор посто нного тока разр да и ключ, причем вход инвертирующего усилител  подключен ко входу линии задержки, а вто рой вход элемента сравнени  соединен с незазем ленной обкладкой накопительного конденсатора, выходом генератора посто нного тока разр да и выходом ключа, а вход ключа соединен с выходом дискриминатора верхнего уровн , первым входом дискриминатора нижнего уровн  и вторым входом генератора посто нного тока зар да . На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства. Предлагаемое устройство фиксации временного положени  электрических импульсов детек торов излучений содержит входную клемму f, ЙИИН1 2 задержки, дискриминатор 3 нижнего уровн , /хискриминатор 4 верхнего уровн , генератор 5 тока эар да накопительного конденатора , накопительный конденсатор 6. инвертирующий линейный усилитель 7, расширитель 8 мпульсов, ограничитель 9 снизу, аттенюатор JO, элемент II сравнени , генератор 12 тока разр а накопительного конденсатора, параллельный ключ 13 восстановлени  начального уровн  накопительного конденсатора и выхпдную клемму 14. Входной сигнал с клеммы 1 поступает на вход инвертирующего усилител  7, на дискриминатор 4 верхнего уровн  и через линию 2 задержки на дискриминатор 3 нижнего уровн . Электрическа  длина линии 2 задержки выбираетс  таким образом, чтобы при любых (в пределах заданного диапазона) изменени х длительности фронта входного сигнапа выходной импульс дискриминатора 4 верхнего уровн  опережал по времени импульс дискриминатора 3 нижнего уровн . Выходной сигнал дискриминатора 4 верхнего уровн  разрешает запуск дискримииатора 3, выключает ключ 13 и включает генератор 5 тока зар да. Накопительный конденсатор 6 начинает при этом зар жатьс  разностью токов Ii и Ij генераторов тока 5 и 12. При срабатывании дискриминатора 3 нижнето уровн  генератор 5 тока зар да включаетс  и конденсатор 6 разр жаетс  током генератора 12. При Достижении потенциалом накопительного конденсатора 6 уровн  напр жени , приложенного ко второму входу элемента 11 сравнени , на выходе последнего по вл етс  импульс, фиксирующий временное положение входного сигнала устройства. После формировани  выходного импульса по окончании импульса дискриминатора 4 верхнего уровн  ключ 13 замыкаетс , накопительный конденсатор 6 разр жаетс  и устройство подготавЛ1геаетс  к регистрации следующего входного сигнала. В случае входных сигналов с линейным фронтом момент срабатывани  to схемы сравнени  будет равен (см, фиг. 2 а) )где и - пороговое напр жение дискриминатора нижнего уровн ; Ug - пороговое напр жение дискриминатора верхнего уровн ; т - электрическа  длина линии 2 задержки; k - крутизна входного импульса; Сц - емкость нако1гительного конденсатора; и - уровень напр жени  на втором входе схемы сравнени .

Ксли const, то токи Ji и li м.оШ6 и Убрать таким образом, что t,, не будет зависеть от крутизны импульса. Дл  этого необходимо выполнение услови 

bLvL. V Однако при работе с реальными сигналами

полной независимости tg от крутизны получить невозможно, что обусловлено нелинейносгью переднего фронта сигналов. Вли ние нелинейности фронта на точность работы схемы фиксатш особенно сказываетс  при изменении .амплитуды регистрируемых сигналов. В слч-чае, если крутизна фронта в области порогового напр жени  дискриминатора нижнего уровн  меньше, чем В области верхнего порогового напр жени ,увеличение амплитуды сигнала приводит к большему уменьшению задержки срабатывани  дискриминатора нижнего уровн , чем в случае Линейного фронта. Это в свою очередь вызывает пргрешность М в определении положени  выходного сигнала устройства.

Дл  компенсаиции указанной погрешности входной сигнал усиливаетс  и инвертируетс  усилителем 7, расшир етс  расширителем 8 импульсов , ограничиваетс  снизу органичител(гм 9 и через аттенюатор Ш подаетс  на вхйд схемы сравнени . Таким образом, при увеличений амплйтуды входных сигналов опорный уровень элемента 11 сравнени  будет снижатьс  и его задержка срабатьгоани  будет увеличиватьс , кбмпейсиру  погрешность At. Оптимальна  передаточна  характеристика цепи управлени  устанаВлйР ваетс  подбором коэффициента усилени  усилител  7, пороговым уровнем оградичител  9 и коэффициентом ослаблени  аттенюатора10. Уровень ограничени  при этом устанавливаетс  таким образом, чтобы компенсаци  начинйЖ р1 ботать при напр жени х входных сигна ов которые соответствуют попаданию порогового напр жени  дискриминатора нижнего уровн  в область нелинейности фронта.

Применение в устройстве фиксации временного положени  электрических импульсой цепи компенсации погрешности, возникаюшей при изменении амплитуды входного сигнала из-э нелинейности переднего фронта рёгистрируемьтх

Сигналов, существенно повьплает точность временной прив зки.

Следует также отметить, что на выходе данного устройства формируетс  сигнал фиксации временного ШтоШн1и Прёп1стрйр5 Шь1 Г мпульсов , а не сигнал коррекции, как в известных устройствах Тналогйчного назначени . Это позвол ет использовать устройство с измерител ми временных интервалов любого типа, и, следовательно , существенно расшир ет его функциональные возможности.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство фиксации временного положени  электрических импульсов, содержашее входную клемму, соединенную со входом линии задержки и со входом дискриминатора верхнего уровн , выход которого св зан с первым входом дискриминатора нижнего уровн , второй вход которого соединен с выходомлинии задержки, а выход дискриминатора нижнего уровн  соединен с первым входом генератора посто нного тока зар да вьгхбд koTOJ bfo сй зан с незаземленной обкладкой конденсатора, втора  обкладка которого заземлена, отличаюшеес  тем, что, с целью повышени  точности и расши .рени  фуикционаш1ьнь1х возможностей устройства, в него введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, расширитель импульсов, огра1шчитель, аттенюатор и элемент сравнени , соединенный с выходной клеммой, а также генератор посто ннбРб тока разр да и ключ, причем вход инвертирующего усилител  подключен ко входу линии задержки, а второй вход элемента сравнени  соеданен с незаземленной обкладкой накопительного конденсатора, выходом генератора посто нного тока разр да и выходом

   ттз & тб  тт& оёшт с выходом дискриШнатора в фТнего урЬвн , ШрвьШ входом дискриминатора нижнего уровн  и вторым входом генератора посто нного тока зар да.

   Источники информавди, прин тые во втмание при экспертизе I. Е. Р. Brady. Nuclear Jnstruments and Methods, 81, 1970, с. 280-284.
2. 2.NijicIear-instruments and Methods, 53, 1967, стрГ349 5ГГ

   Ъл F-..Vr:;- :: :.r .vUiis SS-iYV..-. :« . .---X-i - fifKf F..