Устройство для измерения спектрального распределения радиоактивного излучения Советский патент 1990 года по МПК G01T1/36 

11

Изобретение относится к области технической физики, а именно к уст- |ройствам для первичного преобразова- |иия амплитуд спектрометрических им- пульсов, и может быть использовано в составе прецизионных спектрометрических систем, в частности в составе системы сбора спектрометрической Информации термоядерной установки Токамак 15.

Цель изобретения - повьппение точ- 1)сти измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 зременные диаграммы, иллюстрирующие jjro работу.

Устройство для измерения спектрального распределения радиоактивног излучения содержит п-разрядньй цифро налоговый преобразователь (ПАП) 1j ф- разрядный аналого-цифровой преоб- 1|)азователь (АЦП) 2, (п-т+1)-разряд- |;1ый аналого-цифровой преобразователь

30

40

блоки вычитания 4 и 5, блок умно- 25 ения 6, регистры 7 и 8, сумматор 9,

элемент ИЛИ 10 и блок ключей 11.

I

Входная шина 12 соединена с одним

Йходом блока вьмитания Д и с входом 41Д1 2, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов бло- Kia умножения 6 и через элемент ИШ1 10 с входом управления блока ключей 11 , В|ыходы регистров 7 и 8 соединены с|оответственно с одной группой входов 35 б1пока. вычитания 5 и с другой группой вЬсодов блока, умножения 6, выходы ко- через блок вычитания 5 и блок ключей 11 соединены с входами ЦАЛ 1 и с одной группой входов сумматора 9. ВЬкод ЦАП 1 соединен с другим входом блока вычитания 4, выход которого через АЦП 3 соединен с другой группой входов сумматора 9, подключенного вЬкодами к выходным шинам 13 устройства.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: сигнал 14 на входе АЦП 2, двоичный код сигнала 15 на выходе АЦП 2ь сигнал 16 на выходе элемента ИЛИ 10, код сигнала 17 на выходе блока ключей 11, сигнал 18 на выходе 1Ш1 1, кдд сигнала t9 на выходе ЦАП 3, код сигнала 20 на выходе сумматора 9, код сигнала 21 на выходе блока умноже- нйя 6, код сигнала 22 на выходе блока вй1читания 5.

Перед началом работы в регистр 7 записывается некоторое число 7., ко45

50

торое определяется с учетом дифференциальной нелинейности f ЦАП 1, дифференциальной нелинейности к АЦП 2 и дифференциальной нелинейности f-j АЦП 3 и представляет собой вьфажен- ную в единицах младшего разряда дифференциальную нелинейность преобразования устройства

2(..

, ,, -П1

Г2) ,

(1)

а в регистр 8 записывается число

Z 2

и-гч

5

20

30

0

25

5

5

0

Устройство для измерения спектрального распределения радиоактивного излучения работает следующим образом.

Входной сигнал, отражающий амплитуду спектрометрического импульса (фиг. 2, поз. 14), поступает на один вход блока вычитания 4 и на вход АЦП 2. По истечении времени, необходимого для завершения преобразования, на вьтходе АЦП 2 формируется двоичный код некоторого числа 7, , поступающий на первую группу входов блока умножения 6 и на входы элемента ИЛИ 10.

В этом случае, если амплитуда данного спектрометрического импульса достаточно мала (фиг. 2, поз. 14) и число (фиг. 2, поз. 15) на выходе АЦП 2, то на вьтходе элемента ИЛИ 10 формируется логический О (фиг.2, поз. 16), который поступает на уп- . равляющий вход блока ключей 11 и устанавливает его в закрытое состояние. Двоичный код числа 2 0 с выходов блока ключей 11 (фиг. 2, поз. 17) поступает на одну группу входов сумматора 9 и на входы цифро- аналогового преобразователя 1, на выходе которого формируется нулевое значение напряжения (фиг. 2, поз.18), поступающее на другой вход блока вычитания 4. При этом сигнал с входной 1пины 12 (фиг. 2, поз. 14) без изменения транслируется на вход аналого- 1ЩФРОВОГО преобразователя 3, на выходе которого формируется двоичный код соответствующего числа Zj (фиг.2, поз. 19), поступающий через сумматор 9 на вьпсодные шины 13 (фиг. 2, поз. 20) и далее во внешний накопитель (не показан) для формирования гистограммы спектрального распределения измеряемого радиоактивного узлу- чения.

При дальнейшем поступлении на входную шину 12 спектрометрических сиг 1 42 512

налов столь же малой амплитудыа результат с.уммиррваиня с выходов

(фиг. 2, поз. 14) на пыходе аналого- сумматора 9 поступает на выходные шицифрового преобразователя 2 сохраня-ны 13 устройства.

ется двоичный код числа 2.00При этом, поскольку число, запи- (фиг. 2, поз. 15), поддерживающийсанное перед началом измерений в ре- блок ключей 11 в закрытом состояниигистр 7,. выбрано исходя из услояия (фиг.2, поз. 17) и сохраняющий на вы-(1), отражающего возможную погреш- ходе цифроаналогового преобразова-ность АЩ1 2, погрешность ширины кана- теля 1 нулевое значение напряжения Qла преобразования определяется исклю- (фиг. 2, поз. Г8), поэтому дифференгчительно параметра№ ЛЦП 1 и АЦП 3, циальная нелинейность измерений „-а поэтому дифференциальная нелиней- устройства в режиме малых сигналовность , измерения при любых значе- полностью определяется дифференци-ниях входного сигнала не превьппает альной нелинейностью (j аналого-циф- igвеличины рового преобразователя 3 м.

/ .-ж. , . (3)

Г« 2 3 .(2).. .„ Использование устройства в составе

При поступлении на входную шину 12,, систе№ 1 сбора спектрометрической ин- спектрометрического импульса доста- in t.-. ,

„.,. формации термоядерной установки Тоточно большой амплитуды (фиг. 2,..

..V камак 15 за счет сокращения диффепоз. 14) на выходе аналого-цифрового ре„ц„альной нелинейности в 0,52%/ преобразователя 2 формируется дврич- /о,02В7.;Ы9 раз позволит существенно ный код соответствующего числа повысить точность измерения спект- (фиг. 2, поз. 15), поступающий на 25 рального распределения радиоактивно- входы элемента ИЛИ 10 и устанавливаю- излучения, что, в конечном итоге,

щий на его выходе логическую 1. ,

, . приведет к повышению эффективности

(фиг. 2, поз. 16), Кроме того, сигна- ; „ г, I качества проводшчых исследований.

лы с выхода AJUI 2 поступают на одну

группу входов блока умножения 6, на 30 ф о р м у л а и з о б р е V е н и я выходе которого формируется двоичньй

код числа Z z;-Ze (фиг. 2, поз. 21), Устройство для измерения спект- поступающего на другую группу входов рольного распределения радиоактив- блока вычитания 5. ПРИ этом на выхо- - „ „злучения, содержащее два анало- де блока вычитания 5.формируется дво- о-цифроньк преобразователя, вход

.чньй код числа ,-Z,Z,.Ze-Z, первого из которых является входом (фиг. 2 поз. 22), которьш через блок устройства, цифроаналоговьш преобра- ключей 11, открытьй логической 1 с зователь и первый блок вычитания, вьпсода элемента ИЛИ 10 (фиг.2, поз. подключенный одним входом к вькоду 16), поступает на одну группу входов цифроаналогового преобразователя и сумматора 9 и на входы ЦДЛ 1, фор- выходом к входу второго аналого-циф- мируя на его.выходе соответствующее р, преобразователя, о т л и - напряжение U, (фиг. 2, поз. 18). Сиг- чающееся тем, что, с целью нал с выхода IWl 1 поступает на дру- повышения точности, в него введены гой вход блока вычитания 4, на вьтходе второй блок вычитания, сумматор, два которого образуется напряжение u;, регистра, блок ключей, элемент ИЛИ ц представляющее собой разность мехду блок умножения, подключенный одной сигналом и,; на входной щине 12 группой входов к выходам первого ре- (фиг. 2, поз. 14) и сигналом и на гистра, выходами к одной группе входов выходе ЦАП 1 (фиЬ. 2, поз. 18). go второго блока вьпштания и другой груп-.

Сигнал с выхода блока вычитакия 4 пЪй входов к соответствующим входам эле- поступает на вход АЦП 3, на вькоде мента ИЛИ и к выходам первого аналого- которого формируется двоичный код со- цифрового преобразователя, вход кото- ответс гвующего числа Z (фиг. 2, рого соединен с другим входом перво.поз. 19). Информация с, выхода АДП 3 55 го блока вычитания, второй блок вычи- поступает на другую группу входов танин подключен другой.группой вхо- сумматора 9, где происходит ее ариф- дов к соответствующим выходам второго метическое суммирование с поступаю-. регистра и вькодами - к входам блока, щим на первую группу,входов числом Zy, ключей, подсоединенного управляющим

,51424512

входом к выходу элемента ИЛИ и выхо- рового преобразователя соединен с дру- к одной группе вхвДов сумматора гой группой входов сумматора, вьжоды и и входам цнфроаналогового преобра- которого являются соответствукицими зойателя, а выход второго аналого-циф-g выходами устройства,

Изобретение относится к области технической физики, а именно к уст- - ройствам для первичного преобразования актлитуд спектрометрических импульсов. Цепь изобретения - повышение точности измерения. В ycTpoficTso, содержащее два аналого-цифровых преобразователя 2, 3, первый блок вычитания и цифроаналоговый преобразователь 1, введены второй блок вычитания 5, блок умножения 6, два регистра 7 и 8, сумматор 9, элемент ИЛИ 10 и блок ключей 11. Это позволяет исключить из суммарного значения дифференциальной нелинейности преобразования основную ее компоненту - дифференциальную нелинейность аналого- цифрового преобразователя старших разрядов, сохраняя при этом высокое быстродействие, присущее методу по- следовательно-параллельного преобразования, -ЧТО обеспечивает повышение точности измерения спектрального распределения радиоактивного излучения. 2 ил. Ф (Л

фиг 2