Устройство для счета фотонов Советский патент 1988 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к технической физике, к к уст(К)йства 1 пег иет- рации фотоэ, 1ектр11ческих iiMiiy, ii)COB тока, и может исио.тьзоваться R . 1азер1-:ы системах локации и связи ,T;IH |хм ист)аиии c. iaobix световых потоков.

Це:п изобретеиия повышение инфор- мативиоети измере1и-1н.

На чертеже иредстав.тена блокч хема устрой етв а.

Устройство содержит ()()тозлектричеекий умножитель (ФЭУ) 1, дискриминатор; 2. счетчик 3, иервое онеративно-заиоминаюшее устройство (ОЗУ) 4, сумматор 5, второе ОЗУ (i, :оедииеии1з1е иоследовате.твно, схему 7 еин- хронизации, ечетчик 8 числа llocыл(JK. сое- ди 1еиив1Й с блоком 9 у||)ав;км1ия му/ib iTi- т.текеор И), ехему 11 сра1)нени;.|. Вход схе- MBI 1 1 сра1 неиия иодключеи к выходу сум- viaTO|:ia 5, второй В1;1ход cxeMiii )оииза- тии иодк,1К)чеи к вход) счетчика 8 чис/1а :к)св1Л(Ж, иервв1Й В1)1ход ехемы 7 синхронизации ц()дк, 1К)чеи к входу блока 9 уирав.те- иия, соедииен1;с)1Ч) е первым ОЗУ 4 и вторым ОЗУ 6, схемой 11 еравнеиия. Перв1)1Й BX(j;i му, 1ьтиц,:1ексо 1а К) иодключеи к 1 ыходу второго ОЗУ Г), информациоииые рл ходы счет - чика 8 числа иоеьиток иодк. почеШ) к вго- )(;му входу му.твтиилексора К), Bi)ixo;i кото- |)ого соеди 1ен е вторым входом сумматора ;, а выход cxcMiii I 1 сравнения иодк. почен к входу у|1ра)5ления му.,тексора ГО и входу ретьего ОЗУ 12, выход KOTOJIOCO нод- к.тючен к входной тине даиив1 ЭВМ 3 и к входу уи|1ав.1еиия iiepBOi o О;-)У 4, вход б.т(жа 14 входпв1х сигиа;1ов иодк.тючеи к ВВ1ХОДУ ФЭУ 1, первый вв1ход б;юка 14 вх(;д- ИВ1Х сигиа.тов подключен к иервому входу б,тока 15 уиравляюшей лог ики и к входу б.тока И) задержки, второй вх(;-д б,тока 1о уи)авляющей , 1огики иодключеи к второму выходу схемы 7 еиихроиизации, вт())ой вы- .од б.тока 14 входных сиша. км) подключен к входу б.юка 17 базового времени, выход б;1ока 17 базового времени подключен к ipe 1 ьему входу б,тока 15 ун 5авляющей /ю- гики и к иерво.му входу зацомипающоч) етройства 8 формв сигналов, вт орой которого подк;1ючен к ввгходу б, 1ока уирав- ; яющей ;1огики, выход блока 16 задержки I одк.тючеи к третч ему входу заноми11а10- 1Тего уст) 18, первый выход которого 1 одключен к блоку 19 индикации, а вто)ой но входу ЭВД 13.

Б.токи 14 19 )тся составив1ми э,те- ментами регист|:1атс)ра развертки имиульсов ена,тизатора . югичееких состояний.

Устройство работает следующем обраГотовность устройст ва к )е1 ист|)ации ин()О)мации оиреде.пяетсн моментом прихода синхроимпульса со схемы 7 еиихронизапии на блок 15 уирав,тяюн1ей .тогики и иа блок 9 уцравлеиия. Эти.м оиределяетея положеиие

5

0

5

0

5

0

5

0

5

во время фотоно, п(Х Т упаю цих на ФЭУ 1. Нак()1 ;1еиные в цик.те с гета в ячейках первого ОЗУ 4 чиела иоетуиают в цжле еум- мироваиия на нервый вхсхт еу.мматора 5, на второй вход кото|)О1Ч) поступают данн-ые, нс лученные в ире;1В1дупи1х цик, зонди)о- ваиия (счета и суммирования) со вто)ого ОЗУ () из ячейки е те.м же номером, что ii по.мер ячейки первого ОЗУ 4. .Му:1ьтиилек- сор 10 в еоет(янпи ироиуекает .тайные па сумматор 5 со второго О ЗУ 6. Результат с.тожения к сум.маторе 5 чиее. 1 с iiejiBoro 4 и iToporo (i ОЗУ зашкллваетея во вто)ое ОЗУ 6. Таким образом, во вто)ом ОЗУ (i :1роисходит liaKon.ieiine li каждой из ячеек, е(Х)тветствуюн1Их номе- ly lipcMCHHbrx пшч рвалов, в которых в цик- . le счета производи,тся счет фотонов счет- :.иками 3. 1еодпократиое повторение цик,1а «счет-еум.мировапие, п)оиеходяп.его всякий раз noc. ie пое 1 у К 1епия ешгхроимпх лв- еа ео ехемы 7 ешгхронизацпи, шводит к накои, 1еиию информации о чис.те за)е1 ист- рированных (})OTOi;(.4-i во )о.м О .У 6 до заданного у)овпя. Подечет цик:1ов .ч)ои з- водится в счетчике 8 чие.та иоеы,1ок.

Гл ли инфо 1 и1ция 15 ОЗУ 6 достигает за.танно|-о уровня, срабатьи ает схема I 1 сравнения и переключает му,1ьтии;1екеор И) так, что во второе ОЗУ 6 через су м.мато{) 5 .запис1)П ается число со счетчика 8 числа посы.ток, соответетвуюигее номе)У ноеы.ю.ч, ;ри которой во втором ОЗУ () произошло до- е |1жеппе заданного уровня накои.тения. 11)и ео ехемы II сравнения па ие|)- вое ОЗУ 4 подается с И1Л1а,т заи(К та Bijixcvi- Ц)Г даН1Ц)1х, поэтому чие. ю со счетчика 8 числа посылок будет ск.тад| 1ват1)СЯ с иу,1е- чис.том с lepaoro ОЗУ 4, так как B(J второе ОЗУ 4 запии1ется .чо.мер поеьмки. Одповремеипо eniTia,- е В1,1хода схемы 1 1 сравнения заиисываетея в трет1 е ОЗУ 12, работак)1цее синхронно с первьгм 4 и вто- 6 ОЗУ.

При накои. 1ении инфо).мации во втором ОЗУ 6 иек;почается су.ммирование BnoiiB поступающих дапных с не)вого ОЗУ 4 с состоянием ячеек О,ЗУ 6, в которые уже .чаии - сано состояние чд1с. 1а посы.ток и которые бы- .ти отмечены записью «едипииы в третье ОЗУ 12, так как «единица с Р,.ыхода треть- ei o ОЗУ 12 б,токирует выход иерво1-о ОЗУ 4. При этом число 1И)еы, 1ок с вьгхода BT opoi o ОЗУ 6 суммируется с «иу.тем с выхода первого ОЗУ 4 и liiioBi) заипеьц ается не- и.змеипым в ту же ячейку второго ОЗУ 6, т.е. обращается там до ечитывапи:я информации в ЭВМ 13.

Пос;1е окончания экспе1)пме1гга дан- iH)ie, загшсанпые во втором ОЗУ 6, считт :- isaiOT CH в ЭВЛ 13, причем состояние третьего ОЗУ 12, счит1)1ваемог(.1 na)a. i, ie,ibHO, яв. 1яется индикатором ипфор.мации и.) данной ячейки второгч) ОЗУ 6. CinrrijifiaHne «едишщы е трет1зего ОЗУ 12 счютветствует записи в ячейке второго С) 6 ио- мера чиела посылок, при котором был дое- гигнут задаппый уровепь пакоплепия, ечп- тывание «нуля - записи числа fiaKon/ien- иых к даппому момепту фотопои. Б.юки 1--13, функциопирующпе в режиме ечета фотонов, формируют интегральную onein y, а регистрация развертки фотоэлектрических имнульсов временных стробов осу нествля- ется б. юками 1, 7, 13 - 19. Блоки 1 13 функционируют сипхроппос блоками 14-19, что обеспечивается одновременным поступлением сигнала с выхода ФЭУ 1 на вход дискриминатора 2 и па вход блока 14 входных сигналов, а также одновременным ноступ.-ie- 1ием сигнала с выхода схемы 7 синхропн- зации на вход блок 9 управления и па вход блока 15 управляющей логики.

Готовпость к регистрации информапип блоками 1, 7, 13--19 определяется моментом прихода синхроимпульса со схемы 7 синхронизации на вход внеи1пей синхропи- зации регистратора развертки фотоэлектрических импульсов времеп}1ых стробов (tia вход блока 15 управляюн1ей логики), с.ипхро- пизирующего управляюпгую логику и уста- пaв,IИI aюlцeгo запоминающее устройство 18 в режим «Заиись. Фотон, иостунивший в виде имнульеа напряжения с ФЭУ 1 на входной 6;ioK 14, в последующий после прихода синхроимпу.тьса момент времени через блок 16 задержки с помощью блока 15 управля- югцей логики записываетея в запоминающее устройство 18 Д.1Я временного па в)емя цикла записи определяемого интерва, 1а времени между соседними си1-1хроим11. 1ьсам1 хранения. Входные импульсы записываются в запоминающее устройство 18 иод де|1ст вием переходов тактовых сигналов, опре- де. 1епных блоком 17 базы времени. После- довательпоеть входпых импульсов остается в запоминающем устройстве 18 неизмеппой лии1ь в интервале времени между соседними синхроимпульсам -- нрии1едп1им и следующим за пим, с приходом которого в па- .мяти устройства 18 записывается новая входная последовательность импульсов фо- гонов, а предыдущая пос,тедовательпость поступает в память ЭВЛ1. Таким образом.

в памяти ЭВМ пакап.ливаются последовательности импульсо от любого строба с трассы зондирования. Введение в блок 16 задержки тех или иных задержек делает нечувствительным регистратор развертки -

Ю

20 25 ЗО 5

0

5

апа, 1лзатор /югических состояпий относительно входных последовательносте и.мпульсов, по, 1 ченных с соответств Ю1цих нача, 1ЬН1 1х участков трасс зондирования.

По команде из ЭВ.М (noc. ie окончания эксперимеита) любая последовате, 11 пость си налов, хранящаяся в ЭВМ 13, с ,iio6oi-o участка трассы зондирования перепис1 1ва- ется из памяти ЭВМ в заноминаюГцее устройство 18, по окончапим записи блок 15 управляющей ЛОГПК1; разрец ает действие индп.- каторного блока 19 с целью индикации хранимых данных. Любой интересующнй иптерва,) из входной нос,1едовате, ьноети в виде пой развертки выбирается управ,-|яю1цей логикой. Д ас1птаб по оси времеии на экране блока инднкапии может быть изме- неп с помощью блока 17 базы времени.

Исио,1ьзоваиие в уетройетве блоков 14 19, нозво, 1яюп1их регистрировать развертку фотоэ,1ектрических импульсов во временпых стробах, повышает информативность резу,1ь- татов измерения по С1 )авнению с резу,тьта- там и в виде иитегра,1ьной оценки.

Формула и: ооретени.ч

)йство д,тя счета фотонов, по авт. св. До 1173196, отличающееся те.м, что, с це,тью повыше1П1я информативности измерений, в него допо, 1нптельпо введены блок входпых сигналов, блок управляюпгей ,1оги- ки, блок базового времени, блок задержки, запомипаюптее устройство формы сигналов п 6,-u)K индикации, при этом выход фотоэлектронного умпожптеля подключеп к входу б;1ока входпых сигна,пов, первый выход которого подключен к входу блока задержки и первому входу блока управляющей логики, второй вход которого подключен к второ.му выходу схем1з1 о пхронизации, второй выход блока входных сигналов подключен к входу б.тока базового времени, выход которого подключеп к третьему входу блока управ- , 1ЯЮ1цей и первому входу запоминающего устройства формы сигналов, второй вход которого подключен к выходу блока правляющей логики, выход блока задержки подк, 1ючеп к третьем} входх запоминаюпим о устройства формы сигналов, первый выход которого подключен к ппдикации, а второй - к входу э,пектропной вычис,1ите, 1ь- пой .машины.

Изобретение относится к области те.- иической физики, в частности к ycTpoiicT- вам регистрации фотоэлектрическ11. имiiy.ibcoB, и может испо, 1ьзоваться в лазер- ны.х системах локации и связи д,пя регистрации с, 1абы. световых потоков. Цель изобретения - повышение информативности измерений. В устройство для счета фотонов введен регистратор развертки фотоэлектрических импульсов во временных стробах, содержани1Й б,1ок 14 входных сигналов, б,1ок 15 управ,чяюилей , 1огики, б, юк 17 базового времени, блок 16 задержки, заиоми- наюпгее устройство 18 формы сигна,пов и блок 19 индикации. Таким образом, устройство иредстав, 1яет собой с,1едящую систему с возможностью регистрации временной развертки имну,-1ьсов фотонов и позволяет 11О, 1учить, кроме интегральной оценки, временную развертку каждого строба и,1и всех стробов сразу в виде двоичной последо- вате.чьности. 1 и,т. VO (Л