Устройство для исследования параметров потоков частиц Советский патент 1984 года по МПК G01T1/16 G01T1/36 

узел распознавания микровсплесков дополнительно введены формирователи переднего и заднего фронтов, триггер, дополнительный элемент И, элементы ЗАПРЕТ и ИЛИ, причем выход того порогового устройства, которое определяет среднюю интенсивность процесса для канала, в котором распознаются микровсплески, соединен с входами формирователя заднего фронта и дополнительного элемента И узла распознавания микровсплесков, с вторым входом последнего соединен выход дифференциального анализатора, соответствуклдий каналу, в котором распознаются микровсплески, выход формирователя заднего фронта соединен с нулевым входом триггера и входом сброса счетчика, единичный вход триггера соединен через формирователь переднего фронта с выходом одновибратора, выход триггера соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ узла распознавания микровсплеков , прямой вход которого соединен с выходом дополнительного элемента И этого же узла и сигнальным входом счетчика, а выход указанного элемента ЗАПРЕТ соединен с одним из входов элемента ИЛИ узла распознавания микровсплесков, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход соединен с входом запуска одновибратора.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКОВ ЧАСТИЦ, содержащее сцинтиллятор, оптически соединенный с фотоэлектронны1у1 умножителем, выход которого подключен через и пyльcный усилитель к входам п-канального дифференциального анализатора амплитуд импульсов и интенсиметра, п каналов вьщеленияспектра, каждый из которых содержит (т+1)-разрядный пересчетный блок, т-входовый и (т+1 )-входовый элементы ИЛИ, причем каждый из п выходов дифференциального анализатора амплитуд импульсов соединен с входом пересчетного, блока соответствующего канала выделения спектра, а выходы (т+1)-входовых элементов ИЛИ являются выходами измерения спектра устройства в целом, узел распознавания микровсплесков, содержащий управляемый одновибратор, счетчик и выходную схему И, причем управляющий вход управляемого одно-, вибратора соединен с выходом интенсиметра, два входа выходной ..схемы И соединены с выходами управляемого одновибратора и счетчика, а ее выход является выходом узла распознавания микровсплесков устройства в целом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения адаптивного изменения разрешающей- способности при исследовании в реальном времени микровсплесков и спектра при заданной пропускной способности каЯала связи, в него введены m элементов И и элемент ЗАПРЕТ в каждом канале измерения спектра и узел выделения уровней интенсивности, причем в каждом канале измерения спектра выход нулевого разряда (m+l)-разрядного пе-, расчетного блока соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, запрещающий о вход которого соединен с выходом твходового элемента ИЛИ, а выход (Л с одним из входов (т+1)-входового элемента ИЛИ, каждый из m выходов старших разрядов (т+1)-разрядного пересчетного блока соединен с первым входом соответствующего элемента И, вторые входы которых соединены с соответствующими входами т-разрядного элемента ИЛИ, а выходы - с остальными входами (т+1)-входового элемента 00 ИЛИ. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что узел выделения уровней интенсивности содержит : m пороговых устройств и блок выделе- ;о ния высшего дискретного уровня интенОд сивности, причем сигнальные входы всех ш пороговых устройств соединены с выходом интенсиметра, на пороговые входы подаются соответствующие пороговые сигналы, выход каждого из пороговых устройств соединен с соответствующим входом блока выделения высшего дискретного уровня интенсивности, m выходов которого соединены с соответствующими входами т-вход6вых элементов ИЛИ во всех каналах измерения спектра. 3.Устройство по ПП.1 и 2, о т личающееся тем, что в

Изобретение относится к ядерной радиоэлектронике и, в частностиу предназначено для исследования тормозного рентгеновского.излучения аэроральных частиц в верхних слоях атмосферы в экспериментах по изучению магнитосферно-ионосферных связей,. а именно энергетического спектра частиц, интенсивности .и микровсплесков (к ним относят реэкое более чем в 3 раза - увеличение fiaтенс.хвности потока).

Известна спектрометрическая система, содержащая усилитель, дискриминатор, счетное устройство, амплитудны Р анализатор импульсов, каждый из каналов которого пропускает на счетчик только импульсы с выбранным интерва лом амплитуд. Такая система позволяет регистрировать спектр и интенсивность излучения, испускаемы различными изотопами tlj.

Однако указанная система не позволяет измерять микровсплески, что уменьшает ее функциональные возможности.

Известен прибор для анализа спектра и для регистрации, импульсов, обу ловленных радиоактивностью в детекторе излучений, содержащий несколько дискриминаторов, работающих в определенной областей амплитуд, и устройство, индицирующее спектральное распределение энергий этих импульсов. Встроенные счетчики производят подсчет количества импульсов в некоторы заданных областях изменения амплитуд C2J.

Однако указанный прибор не позволяет исследов.ать микровсплески излучения.

Наиболее близким к изобретению, по технической сущности.является устройство для измерения параметров, потоков энергичных частиц, содержащее сцинтиллятор, оптически соединенный с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), выход которого .подключен через им.пульсный усилитель к входам п-канального дифференциального анализатора амплитуд импульсов и интенсиметра, п каналов выделения спектра, каждый из которых содержит (т+1)-разрядный

0 пересчетный блок, т-входовый и (m+l.lвходовый элементы ИЛИ, причем каждый из п выходов дифференциального анализатора амплитуд импульсов соединен с входом пересчетного блока соответствующего канала выделения спектра, а выходы (т+1 )-входовых элементов ИЛИ являются выходами измерения спектра устройства в целом, узел распознавания микровсплесков, содержащий управляемый одновибратор, счетчик и выходQ ную схему И, причем управляющий вход управляемого одновибратора соединен с выходом интенсиметра, два входа-.выходной схемы И соединены с выходами . управляемого одновибратора и счетчи5 ка, а ее выход является выходом узла распознавания микровспле.сков устройства в целом. Это устройство содержит также в каждом канале преобразователь числа импульсов в аналог, одно0 вибратор и схему И, а также временное устройство, канальные блоки отнощений, коммутатор, состоящий из генератора импульсов,.элементов И и ИЛИ, формирователя реперного сигнала спек5 тра, формирователь реперного сигнала дисперсии, п+1 ключевых элементов и выходных элементов ИЛИ. Указанное . устройство позволяет исследовать или спектр тормозного рентгеновского из- лучения энергичных частиц при отсут ствии ;микровсплесков или микровсплерки, а также вычислять отношения вепичин noTQKOB по энергетическим каналам 33. Однако это устройство не позволяет одновременно исследовать спектр и микровсплески при их появлении, а также изменять разрешающую способность измерения в реальном времени спектра и микровсплесков при заданной пропускной способности канала связи, что ограничивает область применения устройства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения адаптивного изменения разрешающей способноети при исследовании в реальном времени микровсплесков и энергетического спектра потока частиц при заданной пропускной способности канала связи. Поставленная цель достигается тем что в устройство для исследования па раметров потоков частиц, содержащее сцинтиллятор-, оптически соединенный с фотоэлектронным умножителем, выход которого подключен через импульсный усилитель к входам п-канального диф ференциального анализатора амплитуд импульсов и интенсиметра, п каналов выделения спектра, каждый из которых содержит (т+1)-разрядный пересчетный блок, т- входовый и (т+1)-входовый элементы ИЛИ, причем каждый из п выходов дифференциального анализатора амплитуд импульсов соединен с входом пересчетного блока соответствующего канала вьвделения спектра, а выходы (m+l)-входовых элементов ИЛИ являются выходами измерения спектра устрой ства в целом, узел распознавания мик ровсплесков, содержащий управляемый одновибратор, счетчик и выходную схему И, причем управляющий вход управляемого одновибратора соединен с выходом интенсиметра, два входа выходной схемы И соединены с выходами управляемого одновибратора исчетчика, а ее выход является выходом узла распознавания микровсплесков устройства в целом, введены m элементо И и элемент ЗАПРЕТ в каждом канале измерения спектра и узел выделения уровней интенсивности,, причем в каж дом канале измерения спектра выход нулевого разряда (т+1)-разрядного пересчетного блока соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом т-входового элемента ИЛИ, а выход с одним из входов (т+1)-входового элемента ИЛИ, каждый из m выходов старших разрядов (т+1)-разрядного пересчетного блока соединен с первы входом соответствующего элемента И, вторые входы которых соединены с со ответствующими входами т-разрядного элемента ИЛИ, а выходы - с остальны входами (т+1)-входового элемента ИЛ Кроме того, узел выделения уровн интенсивности содержит m пороговых устройств и блок выделения высшего дискретного уровня интенсивности, причем сигнальные входы всех m пороговых устройств соединены с выходом интенсиметра, на пороговые входы подаются соответствующие пороговые сигналы, выход каждого из пороговых устройств соединен с соответствующим входом блока выделения высшего дискретного уровня интенсивности,m выходов которого дополнительно соединены с соответствующими входами т-входовых элементов ИЛИ во всех каналах измерения спектра. Помимо этого, в узел распознавания микровсплесков дополнительно введены формирователи переднего и заднего фронтов, триггер, дополнительный элемент И, элементы ЗАПРЕТ и ИЛИ, причем выход того порогового устройства, которое определяет среднюю интенсив- j ность процесса для канала, в котором распознаются микровсплески, соединен с входами формирователя заднего фронта и дополнительного элемента И узла распознавания микровсплесков, с вторым входом последнего соединен выход дифференциального анализатора, соответствующий каналу, в котором распознаются микровсплески, выход формирователя заднего фронта соединен с нулевым входом триггера и входог.; сброса счетчика, единичный вход триггера соединен через формирователь переднего фронта с выходом одновибратора, выход триггера соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ узла распознавания микровсплесков,прямой вход которого соединен с выходом дополнительного элемента И этого же узла и сигнальным входом счетчика, а выход указанного элемента запрет соединен с одним из входов элемента ИЛИ узла распознавания микровсплесков, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход соединен с входом запуска одновибратора. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для исследования параметров потоков частиц. Устройство содержит сцинтиллятор 1, фотоэлектронный умножитель 2, импульсный усилитель 3, п-канальный дифференциальный анализатор 4 амплитуд импульсов с п выходами 4.1-4.П, каналы измерения спектра 5.1-5.П, в каждом из которых имеется пересче.тный блок б с выходами 6.0-6;.т, элементы И 7 .1-7т, элемент ЗАПРЕТ 8, элемент ИЛИ 9 с т+1 входами 9.19.(т+1), элемент ИЛИ 10 с к входами, интенсиметр 11, узел 12 выделения уровней интенсивности, пороговые устройства 13.1-13.т, блок 14 .выделения высшего дискретного уровня интенсивности с выходами 14.1-14.т, а также узел 15 распознавания микровсплесков. В составе последнего содержатся форлярователь 16 3aj;Hero фронта, триггер 17, элемент ЗАПРЕТ 18, дополнительный элемент И 19, счетчик 20, элемент ИЛИ 21, управляемый одновиб ратор 22, формирователь 23 переднего фронта, выходной элемент И 24, Сцинтиллятор 1 оптически соединен с фотоэлектронным умножителем 2 выход которого через импульсный уси литель 3 подключен к входам анализа тора 4 импульсов и интенсиметра 11, Каждый выход анализатора 4 импульсо соединен с входом пересчетного блока 6 соответствующего канала 5, Вых ды б, 1-6.га каждого блока 6 соединет с одними из входов соответствующих элементов И 7,1-7.т, а выход 6,0 с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 8, запрещающий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 10 данного канала. Выходы элементов И 7,1-7,т и ЗАПРЕТ 8 соединены с т+1 входами элемента ИЛИ 9, Выход этого элемента является выходом соответствующего канала измерения спектра устройства в целом. Выход интенсиметра 11 соединен с сигнальными входами пороговых устройств 13,1-13.m и одновибратора 22, На пороговые входы устройств 13 подаются пороговые напряжения Uf, - и«.. Выходы всех пороговых устройств соединены с входами блока 14, а выход порогового устрой ства 13.1, которое определяет среднюю интенсивность процесса для г-го канала, в котором распознаются микро всплески-, соединен с входом формиро вателя 16 и одним из входов элемент И 19. Выходы блока 14 являются дискретными выходами определения интен сивности устройства в целом и соеди нены свторыми входами элементов И 7.1-7.т и входами элементов ИЛИ 10 всех каналов. Выход 4.г блока 4 до полнительно соединен с вторым входом элемента И 19. Выход формирователя 16 соединен с нулевым- входом риггера 17 и входом элемента 18, прямой вход которого соединен с выходом элемента 19 и сигнальным входом счетчика 20, выходы элемента 18 и счетчика 20 соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход счетчика 20, кроме того, соединен с вторым входом элемента И 24, выход элемента 21 соединен с входом запуска одновибратора 22, Выход последнего соединен /первым входом элемента 24 и входь. формирователя 23, выход которого соединен с единичным входом триггера 17. Выход элемента 24 является выходом узла распознавания микровсплесков в г-м энергетическом канале, Устройство для исследования параметров потоков частиц работает следЛтовдим образом. Сцинтиллятор 1 преобразует тормоэнйе рентгеновское излучение потока аэроральных частиц в световые вспышки, которые далее преобразуются фотоэлектронным умножителем 2 в электрические импульсы, амплитуда которых пропорциональна энергии частиц. Указанные импульсы усиливаются блоком 3 и поступают на п-канальный дифференциальный анализатор 4 амплитуд импульсов и интенсиметр 11, Выходное аналоговое напряжение И последнего п порционально числу им1пульсов на заданном интервале времени, т.е. средней интенсивности потока j.p(t) на этом интервале. С выходов анализатора 4 селектированные по амплитудам импульсы поступают на входы пересчетных блоков 6 каналов 5.1-5.П измерения спектра. Блоки 6 производят следящую компрессию сигнала: на их выходах, соответствующих отдельным разрядам счетчика, каждый импульс появляется лишь после поступления соответствующего количества импульсов на вход блока. Сигнал и блока 11 поступает на блоки 13.1-13.m с порогами и„ -ип,. На выходе 13.1, ieCl,m3 блока 13 при и., и„,-появляется заданный уровень напряжения который сохраняется на всем протяжении времени превышения величиной и уровня UfriПри и Uj,2 HS выходе блока 13.1 напряжение равно О, Блок 14 передает на соответствующий свой выход выходной сигнал порюгового устройства 13,1, для которого , ,Un(. На остальных выходах блока 14 сигнал равен О, При 0 и,. на всех выходах блока 14 величины сигналов равны О, из-за чего и на вторых входах элементов И 7 и на запрещающих входах элементов ЗАПРЕТ 8 всех каналов 5 величины сигналов также равны О, вследствие чего через элементы ИЛИ 9 данного канала на выход измерения спектра устройства поступают лишь сигналы и ОТнаинизшего из заданных разрядов 6.0 пересчетного блoka 6. В случае ,, „,..,c i-го выхода блока 14 отличный от нуля сигнал поступает на второй вход канального элемента И 7.1, подготавливая последний для пропускания импульса от 1-го разряда блока 6 через элемент ИЛИ 9 на выход, при этом сигнал u jчерез элемент ИЛИ 10 каждого канала поступает на запрещающий вход элемента 8, предотвращая тем самым прохождение игнала Ug,j на выход данного канала. аким образом, осуществляется адаптивное изменение коэффициента пересчета k блока 6 в зависимости от предеов, в которых находится Лррг что небходимо дляпредотвращения, перегрузи канала связи (для согласования его ропускной способности) при высоких нтенсинностях процесса и- обеспечеия режима реального времени. Благе-

даря применению блоков 6-14 устройство не прекращает исследования спектра даже при резком изменении интенсивности . Л(t ).

Алгоритм функционирования ysjja распознавания микровсплесков основывается на представлении некотЬрого числа импульсов m в г-м канале блока 4, приращением интенсивности йА( узком временном интервале -Г , т.е.10

1 й(t} 3{t) (t)

При этом превышение 4Л (t) ,

если опускается ниже некоторого заданного уровня, расценивается как микровсплеск. Для определения микровсплесков в г-м канале анализатора 4 служит узел 15 распознавания микровсплесков, со- 20 держащий блоки 16-24.

Как показали международные геофизические эксперименты серии САМБО, величина микровсплесков по отдельным энергетическим уровням во мно- 25 гих случаях растет с увеличением p(t). Предлагаемое устройство подготавливается к распознаванию микровсплесков при интенсивности процесса Л (t ).р ,T.e. . ЗО в момент полдчи сигнала 1Цз на один их входов элемента И 19. Тем самым устанавливается путь прохождения импульсов с выхода 4.г блока 4 через элемент И 19 на счетчик 20 и 35 через элементы 18 и 21 на вход зауска одновибратора 22. При этом од.новибратор 22 генерирует импульс U дяительностью1гД р(1), передний фронт которого формируется блоком 23 и перебрасывает триггер 17 в единичное состояние, что ведет к запрету прохождения последующих импульсов через элемент 18 на элемент 21. Длительность f импульса U22 определяется величинЬй выходного напряжения и ин- , 45 тенсиметра 11, которое подается на сигнальный вход одновибратора 22. Счетчик 20 генерирует выходные импульсы после поступления на него с г-го выхода блока 4 каждых m им- 50 пульсов, что возможно лишь в случае когда интенсивность Ям( ® становится ниже cpi Каждый ВЫХОДНОЙ импульс 20 блока 20 через элемент ИЛИ 21 запускает одновибратор 22, подго-55 тавливая тем самым сравнение суммы

временных интервалов между последним m импульса т процесса, с интервалом времени Т . Если импульсы и, и L совпадают во времени, на выходе элемента 24 появляется сигнал, означающий приращение интенсивности исследуемого потока в г-м энергетическом канале на m импульсов за время Т . Тем самым осуществляется адаптивная индикация появления микровсплесков с учетом изменяющейся общей интенсивности процесса A(t). Если счетчик 20 не набирает m импульсов за время Т, то управляемый одновибратор 22 сбрасывается и закрывает выходную схему И 24 по одному из входов. Когда счетчик 20 набирает m импульсов, его выходной импульс не проходит на выход элемента И 24, но снова запускает управляемый одновибратор 22 для повторного обнаружения микровсплеска Если же интенсивность pp(t) становится ниже значения pi сигнал на выходе блока 13.1 резко уменьшается до О, а его задний фронт, сформированный блоком 16, перебрасывает триггер 17 и счетчик 20 в нулевое состояние . При этом импульсы с выхода 4.г блока 4 через элемент 19 перестают поступать на последующие блоки, а схема узла распознавания микровсплесков подготавливается к очередному циклу определения микровсплесков. Длительность цикла определяется .временем существования интенсивности ( Благодаря осуществлению возможности генерирования импульса и 22 одновибратора под влиянием первого же импульса, пришедшего в данном цикле, из анализа не устраняются и первые импульсы процесса, что особенно важно при малом объеме статистики.

Таким образом, сведение дополнительных элементов. И, ЗАПРЕТ, ИЛИ, пороговых устройств, блока выделения высшего дискретного уровня интенсивности, формирователей переднего и заднего фронта, триггера и соответствующих связей в схему устройства позволяет обеспечить адаптивное изменение его разрешающей способности при исследовании в реальном времени микровсплесков и спектра при заданно пропускной способности канала связи. Кроме этого, устройство позволяет .дискретно определять уровни интенсивности исследуемого процесса.