Устройство для определения поперечной координаты центра тяжести пучка заряженных частиц Советский патент 1988 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускори тельной технике и может быть использовано для определения положения центра тяжести пучка заряженных час- иц.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона и увеличение точности измерений.

На чертеже представлена блок-схе- Ю а предлагаемого устройства.

Устройство содержит двухпластин- ный пикап-электрод 1, линейные детекторы 2, усилители постоянного тока 3,перемножающие цифроаналоговые 15 преобразователи 4, дифференциальный усилитель 5 постоянного тока, компаратор 6, реверсивный счетчик 7, тактовый генератор 8, инвертор 9 кода с. счетчика и выходной цифроаналоговый 20 преобразователь 10 с постоянньм опорньм напряжением. Входы линейных детекторов 2 соединены с пластинами .- пикап-электрода 1, а выходы - с входами усилителей 3 постоянного то- 25 ка, выходы которых в свою очередь соединены с опорными входами перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4. Выходы перемножающих цифро- аналоговых преобразователей 4 соеди- 30 нены с входами дифференциального усилителя 5 постоянного тока, выход которого соединен с одним входом компаратора 6, а другой вход компаратора 6 соединен с землей. На диффе- з5 ренциальном усилителе 5 постоянного тока и компаратора 6 реализован дифференциальный компаратор. Выход компаратора 6 соединен с входом управления направлением счета реверсивного 40 счетчика 7, счетный вход которого соединен с выходом тактового гене- ратора 8. Прямые выходы реверсивного счетчика 7 соединены с цифровьми входами одного из перемножающих циф- 45 роаналоговых преобразователей 4, с входами инвертора 9 кода и с цифровыми входами входного цифроаналогово- го преобразователя iO. Выход инвертора 9 кода соединен с цифровьв4И 50 входами другого перемножаиощего цифро- аналогового преобразователя 4.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения с обеих пи- 55 кап-электрода 1 детектируются линей- НЫ4И детекторами 2, усиливаются усилителями 3 постоянного тока и поступают на опорные входы перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4. Преобразованные в соответствии с кодами на цифровых входах перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4, напряжения вычитаются и разность усиливается в дифференциальном усилителе 5 постоянного тока. Усиленная разность подается на компаратор 6. Логический сигнал с выхода компаратора 6 управляет направлением счета реверсивного счётчика 7, на счетный вход которого поступают импульсы от тактового генератора 8 Прямой код с выходов счетчика 7 подается на цифровые входы одного из перемножающих цифроаналоговьк преобразователей 4, инвертор 9 кода и цифровые входы выходного цифроаналогового преобразователя 10, на опорный вход которого подается постоянное напряжение,. Инвертированный код с выхода инвертора 9 кода-поступает на цифровые входы . другого перемножающего цифроаналогового преобразователя 4. Под действием обратной связи с выхода компаратора 6 на счетчик 7 разница напряжений на выходах перемножающих цифро аналоговых преобразователей 4 стремится к нулю. Как известно, входное опорное напряжение, код на цифровых входах и выходное напряжение перемножающего цифроаналогового преобразователя связаны соотношением

М

вх.оп п

где , - входное опорное напряжение;

И - код на цифровых входах; / п - разрядность перемножающего цифроаналогового преобразователя; иgyy - выходное напряжение. Напряжение на входах линейных детекторов, а значит и на опорных входах перемножающих цифроаналоговых преобразователей, можно представить в виде

Ui и + ли и. и - ли

и ,и

Из условия равенства напряжений на выходах перемножающих цифроаналоговых преобразователей можно написать

U-4U)N р

4U

N - N

или ---.,..-.-,

где N - прямой код; N - инверсный код; п - разрядность перемножающих цифроаналоговьсс преобразователей. Выразим код N и N через код N, смешанный на половину шкалы

+

1

; N - 1-N«

2 -1-N,- --5- .

Тогда предьщущее выражение примет вид

. ли 2Ni U

Известно, что для небольших отклонений пучка от оси пикап-электрода справедливо соотношение

йК

К « и ,

где AR - смешение пучка от оси . пикап-электрода; К - постоянный коэффициент. Запишем выражение для dR через код

dR ,

i, 2К где К « ---

2-1

Составитель А.Енбаев Редактор Л.Пашкова Техред И. Верес Корректор В.Бутяга

Заказ 715 Тираж 833 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом код N пропорционален смещению пучка от оси пикап- электрода 1. Напряжение на выходе ,

выходного цифроаналогового преобразователя 10 со смещенным на половину опорного напряжения суммирующим усилителем будет также пропорционально смещению центра тяжести пучка от

оси пикап-электрода 1. Если представление результата измере ний требуется только в цифровой форме, то выходной цифроаналоговый преобразователь 10 можно из схемы исключить.

Получение ццеитичности трактов с линейными детекторами 2 и усилителя- ми постоянного тока 3-0,1% не представляет трудности, поэтому при использовании десятиразрядных интегральных перемножшощих цифроаналоговыя; пре- преобразователей в экспериментальном образце устройства была получена точность измерений 0,2% при ;ринамичес- ком диапазоне 40 db и 1% при динамичёском диапазоне 54 db. По сравнению с прототипом, точность измерений которого 5% в динамическом диапазоне 40 db,точность измерений предлагаемого устройства выше в 25 раз в том

же динамическом диапазоне и в 5 раз выше в пятикратном динамическом диапазоне прототипа.

Современные измерительные системы требуют представления результатов

измерений в щфровой форме для их последующей обработки и в ЭВМ. Заявляемое устройство обеспечивает совмещение функциональной обработки сигналов с пикап-электрода с получением результата измерений в цифровой форме без Специальных затрат.