Счетчик фотонов Советский патент 1987 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и др.

Целью изобретения является повышение точности определения момента пос- тупления фотоимпульсов (фотонов).

На чертеже представлена блок-схема счетчика фотонов,

Устройство включа ет в себя ФЭУ 1 , дискриминатор 2, блок N триггеров 3 фотонов, кольцевой сдвиговьй регистр

4,управляемый тактовый генератор

5,делитель 6 тактовой частоты 1/N, схему 7 синхронизации оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). 8, триггер 9 режима, адресный счетчик

10, ЭВМ 11.

Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, его выход - к первым входам триггеров 3 фотонов ТФ1- ТФЫ, их выходы - к первым входам управления блока ОЗУ 8, информационные выходы блока ОЗУ подключены к входному регистру ЭВМ 1; вход синхросигнала подключен к входу схемы 7 синхронизации, ее выход - к.первым входам управления управляемого тактового генератора 5, и триггера 9 режима выход управляемого тактового генератора 5 подключен к входам кольцевого регистра 4 и делителя 6, выходы кольцевого сдвигового регистра 4 подключены к вторым входам триггеров фотонов ТФ1-ТФН блока триггеров 3, выход делителя 6 /N подключен к вторвгм входам управления блока ОЗУ 8 и к первому входу адресного счетчика 10, выход триггера 9 режима подключен к третьему входу управления блока ОЗУ ,

8 И К ВТО-рому входу управления управ

ляемого тактового генератора 5, адресные выходы адресного счетчика 10 подключены к адресным входам блока ОЗУ 8 и к входному регистру ЭВМ 11, один разряд выходного регистра ЭВМ 11 подк,гш)чен к второму входу адресного счетчика 10, информационные входы блока ОЗУ 8 подключены к плюсу питания.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый генератор 5 временных интервалов запускается импульсом со схемы 7 синхронизации, определяющим

5 о

5

0

начало цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает триггер режима 9 и ОЗУ 8 в режим Запись.

Синхронно с появлением синхроимпульса запускается управляемый тактовый генератор 5, вырабатывая последовательность импульсов для сдвига импульса разрешения записи входных данных с дискриминатора 2 в триггеры фотонов блока триггеров 3. С помощью кольцевого регистра 4,-таким образом, создается последовательность из N следующих друг за другом управляющих импульсов, регистрирующих момент поступления фотоимпульса путем записи единицы в тот триггер фотона, в котором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах. После записи входной информации в последний, N-й триггер фотона, дели-, таль 6 вырабатывает управляющий импульс, по которому информация из триггеров фотонов ТФ1-ТФЫ 3 записывается в N-e ячейки ОЗУ 8, причем N определяется состоянием адресного счетчика 10, которое также изменяется под действием каждого N-ro импульса с делителя 6. Таким образом, номер временного интервала, в котором было зарегистрировано поступление фотоимпульса, определяется как

t,ADR+N5,,,

где ADR - состояние адресного счетчика в момент поступления фотоимпульса;

номер бита (триггера фотона) , в котором был зарегистрирован данный фотоимпульс.

Число N выбирается из условия ,,, где Т - время цикла записи информации в используемый тип

N

5мт

0

ч g длительность временного интервала (определяемая периодом тактовых импульсов), в течение которого предполагается поступление фотоимпульса.

Пусть НС, д, 8 НС, тогда Т.Е..

Таким образом, в счетчике фотонов скорость регистрации (и скорость по-. ступления фотоимпульсов) определяет- g ся не быстродействием ОЗУ, а быстродействием регистра сдвига и три-ггера фотона, которая значительно выше бы- . стродействия ОЗУ любого известного типа.

После прохождения всех возможных состояний адресный счетчик 10 вырабатывает сигнал окончания режима счета, по которому триггер 9 режима переводит ОЗУ 8 в режим Чтение и при этом запрещает работу управляемого генератора 5, В этом режиме под управлением импульсов чтения, подаваемых с ЭВМ 1i через один из разрядов выходного регистра на адресный счетчик 10, происходит считывание в ОЗУ ЭВМ 11 зарегистрированных в цикле записи данных - моментов поступления фотоимпульсов., Причем положение зарегист-15 ра ЭВ,М адресные выходы адресного

рированных моментов поступления фотоимпульсов, .определяемое состоянием адресного счетчика и номером бита выходных данных блока ОЗУ 8, определяет ячейку ОЗК ЭВМ 11, к содержимо- му которой следует прибавить единицу Таким образом, в результате многократного повторения циклов записи- чтения осуществляется накопление данных в ОЗУ ЭВМ 11, и позволяющее в конечном счете вычислить с необходимой статистической точностью измеряе- мьй параметр, например, температуру, влажность, прозрачность или др. характеристики атмосферы. За счет сокращения числа элементов повышается также надежность устройства, повышаются его эксплуатационные характерис

жается энергопотребление.

Формула изобретения

., Счетчик фотонов, содержащий последовательно включ енные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) , дискриминатор, триггер фотона, опертивное запоминающее устройство (ОЗУ), .ЭВМ, а также триггер режима, схему синхронизации, уп-равляемьш тактовый генератор, адресный счетчик, причем выход дискри- минатора подключен к первому входу триггера фотона,, выход которого под

ключен к первому входу ОЗУ, схема синхронизации подключена к первым . входам управляемого тактового генератора и триггера режима, выход триггера режима подключен к второму входу управляемого тактового генератора и к второму входу управления ОЗУ, выход управления адресного счетчика подключен к второму входу триггера режима, информационный вход ОЗУ под- ключен к плюсу источника питания, информационньш выход ОЗУ подключен .к одному из разрядов входного регист0

0

счетчика подключены к адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ, один из разрядов выходного регистра ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения момента поступления фотоимпульсов, в него введены параллельно первому N-1, триггэров

5 фотонов, N-разрядный кольцевой регистр сдвига параллельно первому N-I, одноразрядных ОЗУ, делитель на N тактовой частоты, причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к первым входам N-I триггеров фотонов, N выходов кольцевого регистра сдвига подключены к вторым входам N триггеров фотонов, выход управляемого тактового генератора подключен к входу кольцевого регистра сдвига и к входу делителя на N, его выход подключен к вторым входам управления N одноразрядных ОЗУ и к первому входу адресного счетчика, триггеров фотонов подключены к первым входам управления N-1 ОЗУ, информационные входы N-1 ОЗУ подключены к плюсу источника питания, информацконные выходы N-1 ОЗУ подключены к входному

5 регистру ЭВМ, адресный выход адресного счетчика подключен к адресным входам N-1 ОЗУ,

5

0

(I

N

±п±

i

ТЩЗ

5

n

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано дня регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы. Целью изобретения является повьшение точности определения момента поступления фотоимпульсов . Запускаемый синхронно с появлением синхроимпульса управляемый тактовьй генератор вырабатывает по- следовательность импульсов для сдвига имлульса разрешения записи входных данньк с дискриминатора в триггеры фотонов блока триггеров. С помощью кольцевого регистра сдвига создается последов ательность из следуюЕцих друг за другом управляющих импульсов, ре- гистрирзпощих момент поступления фотоимпульса путем записи единицы в тот триггер фотона, в котором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах. Скорость регистрации (и скорость поступления фотоим- - пульсов) определяется не быстродействием оперативного запоминающего .устройства, а быстродействием регистра сдвига и триггера фотона, которое значительно выше. 1 ил. о (О (Л со СП о ел о 00

Составитель E, Маколкин Редактор С. Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор С, Шекмар

Заказ 5277/41, Тираж 776Подписное

-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