Способ формирования спектрометрических импульсов Советский патент 1990 года по МПК G01T1/16 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике, а именно к способэй формирования (обработки) входных спектрометр1гческих импульсов с детекторов ионизирующего излучения при высокой загрузке, позволяющим при измерении интенсивности канала регистрации учесть число нахгоженных импульсов .

Целью изобретения является повышение загрузочной способности канала регистрации.

На фиг,1 изображена схема устройства, реализующего предлаг-аемьш спо- соб; на фиг.2 эпюры напряжений в характерных точках устройства; на фиг.3 - передаточная характеристика устройства.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Определяют момент превышения фронта входного импульса нижнего и верхнего уровней дискриминации, формируИзвестно, что амплитуда выходиьте сигналов с датчика ионизирующего излучения является случайной величиной 15 с распределениен по нормальному зако ну. Позтому на выходе усилителя 2 могу г быть импульсы как с малой ампл тудой меньше АС,, (эпюра 12 первый сигнал), так и с амплитудой больгае 20 Aj-p (второй сигнал) , При сигнале с амплитудой меньше отсутствует выходной сигнал с компаратора верхнего уровня (эпюра 13) , задающего верхний уровень дискриминации Ugpp,

ют короткий импульс из выходного сиг-,25 При превышении ншшего уровня диск2-19 показаны

-)

00301;

На фиг.2 в точках эпюры напряжений.

Устрпйство работает следующим образом.

При частоте загрузки менее 10имп/ /с вероятность наложения импульса длительностью, равной реально 120 не, мала и составляет 0,006. При этом IQ формирование выкидных импульсов производится след пощим образом.

Известно, что амплитуда выходиьте сигналов с датчика ионизирующего излучения является случайной величиной 15 с распределениен по нормальному закону. Позтому на выходе усилителя 2 могу г быть импульсы как с малой амплитудой меньше АС,, (эпюра 12 первый сигнал), так и с амплитудой больгае 20 Aj-p (второй сигнал) , При сигнале с амплитудой меньше отсутствует выходной сигнал с компаратора верхнего уровня (эпюра 13) , задающего верхний уровень дискриминации Ugpp,

,25 При превышении ншшего уровня диск

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физикеJ а кмекяо к способам формирования (обработки) входных спектрометрические импульсов с детекторов ионизирующего излучения, позволяющим при измерении интенсивности учесть число наложенных импульсов при высокой загрузке канала регистрации. Целью изобретения- является повышение загрузочной способности канала регистрации. Обработку входного сигнала ведут по двум каналам с разными (верхним и нижним) уровнями дискриминации из которых затем по определенной логике формируют выходные импульсы. По нижнему уровню дискриминации формируют одиночные импульсы, и количество наложенных импульсов формируют по числу прегьппений верхнего уровня длскриминации, величин которого состйвляет 1,6 от номинального уровня входного сигнала. Изобретект е позволяет получить ли- нейнуж г(: гред а точную характеристику формирователя с погрешностью не более 2% до значения входной загрузки 10 имп/с. S з.п. ф-лы, 3 ил. Q « С

нала дискриминатора нижнего уровня ;г задерживают его, причем формирование указанкого короткого импульса и его задержку ослпдествляют на длительност равную половине длительности фронта импульса, формируют дополнительные короткие импульсы из выходного сигнала дискриминатора верхнего уровня при совпадении во времени задержанного короткого импульса и дополнител ного короткого импульса, формируют , один выходной импульс при отсутствии совпадения задержанного короткого импульса и дополнительных коротких импульсов формируют дополнительные ныходные импульсы по числу дополнительных коротких импульсов.

Кроме того, верхний уровень дискриминации устанавливают равным 1,6 номинального (среднего) значения амплитуды входного сигнала.

Устройство для реализации спосо- (За содержит датчик 1 ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель 21, источник 3 опорного сигнала, делитель 4, компараторы 5 и 6 верхнего и нижнего уровней, формировател 7 дополнительного короткого иьтуль- (;а 7 (формирователь 8 импульса д.пи- тельностью В половину длительности фронта входного импульса,, линию 9 задержки, логический элемент 10, и выходной формирователь II.

0

5

0

5

р:иминации U. компаратор 6 нижнего уровня формирует сигнал высокого уровня (эпюра 14), который поступает на вход формирователя 8. При з.том на выходе формирователя 7 дополни:- тельного короткого импульса выходной сигнал отсутствует (эпюра 15). На выходе формирователя 8 формируется импульс Длительностью в половину длительности фронта входного сигнала (эпюра 16), ранного реально 30 не, который поступает на линию 9 задержки. Импульс длительностью 15 НС Задерживается на 15 НС (эпюра 17) и поступает на второй вход логического элемента ИЛИ 10.

На выходе элемента 10 формируется сигнал высокого уровня (эпюра 18) который поступает на вход формирователя 11. На выходе формирователя 1 формируется один короткий импульс (эпюра 19). Если входной сигнал превьшает верхний уровень дискриминации и 1,6 АС„, то в момент превьщ1ения компаратор 5 формирует сигнал высокого уровня зпюра 14), который поступает на вход формирователя 7. Формирователь 7 формирует дополнительный короткий импульс (эпюра 15), который поступает на первый вход элемента ИЛИ. На втором входе элемента ИЛИ также сигнал высокого уровня, который поступает с це- псчки-компаратор 6, формирователь 8

и линия 9 задержки. Наложение импульсов обеспечивается тем, что импульс длительностью 15 не задерживается на 15 НС и его фронт опережает момент перехода фронта большинства входных импульсов через верхний уровень дискриминации, а спад этого импульса не выходит за начало спада входного импульса. Таким образом, обеспечивается минимальное время обработки входного сигналаJ т.е. сокращается мертвое время, что и позволяет повысить уровень загрузки, так как вероятность наложения сигналов даже при загрузке 10 имп/с за 30 не мала. Логический элемент ИЛИ формирует сигнал высокого уровня (эпюра 18), который пступает на вход формирователя I. Формирователь 11 формирует на входе один короткий импульс (эпюра 19).

При спаде импульса компараторы верхнего и нижнего уровней дискриминации формируют сигналы низкого уровня, т.е. на вьтходе устройства формируется импульс определенной длитегь- ности и амплитуды йри поступлении одиночного входного импульса, максимальная амплитуда которого является случайной величиной.

При частоте загрузки Ю имп/с с Пуассоновским законом распределения периода загрузки вероятность появления двух, трех и четырех кратных наложений импульсов возрастает и составляет 0,91 .

Выделение наложенных импульсов (третий импульс фиг.2 эпюра 12) производится следующим образом.

В момент превышения амплитуды импульса нижнего уровня дискриминации компаратор 6 формирует сигнал высокого уровня (эпюра 14), который поступает, пройдя через формирователь 8 (эпюра 16) и линию 9 задержки (эпюра 17), на второй вход логического элемента ИЛИ 10 и на выходе устройства I1 формируется короткий импульс (эпюры 18 и 19). При превышении наложенного сигнала верхнего уровня дискриминации компаратор 5 формирует сигнал высокого уровня (эпюра 13). На выходе формирователя 7 формируется тсороткий импульс (эпюра 15), который проходит через элемент 10 (эпюра 18) и поступает на , вход формирователя I1. На выходе фJpмиpODaтeля I1 формируется корот

кий импульс (эпюра 19), Так как период между моментом превьппекия сигнала нижнего уровн.я дискриминап.ии и моментом превышения его верхнего уровня дискриминации больше времени Задержки, то на два наложенных импульса формируется два импульса на выходе устройства. Аналогично формируют- . ся импульсы на выходе при трех и четырех кратных наложениях.

Передаточная характеристика первого канала, состоящего из компарато- ра 6, формирователя 8, линии 9 задержки, логического элемента 10 и формирователя I приведена на (линия 20), а передаточная характеристика второго канала состоящего из компаратора 5, формирователя 7, логического элемента 10 и формирователя 11 (линия 21).

Как показали теоретические расчеты при уровне дискриминации, равном получается линейная зависимость (линия 22) с погреюиостью не более 2% при частоте загрузки до (9-10)х 10 имп./с.

Экспериментальные исследования подтвердили правильность приведенных вьппе теоретических результатов.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство формирования спектрометрических сигналов позволяют расширить загрузочную способность всего канала измерения интенсивности регист рируемого потока до 16 имп/с.

В сравнении с известными техническими решениями устройство позволяет расширить динамический диапазон

устройств измерения регистрируемого (иейтронного) потока, применяемых на атомных энергетических установках, на две декады, что позволяет создать широкодиапазонный канал контроля во всем динамическом диапазоне измерения мощности реактора.

Формула изобретения

/J

-«-t

. 4

2

WuK 1Ь

14 Y5

f6

/7 f8

i9.

/4p--j/ p-

TfX

Wi ianinaw ВШВЛЕЖП

ф1/г. /

П

ri

rpus.2

/

fff

18 ««

//

t

ri

jffS 2 3.4 ff7eg)fff I 3 V 6rS9f07

IffOffn/

7eg)fff I 3 V 6rS9f07

Фиг..З

IffOffn/ff