Устройство для определения поперечной координаты центра тяжести сгруппированного пучка заряженных частиц Советский патент 1989 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для определения положения центра тяжести пучка заряженных частиц.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона и повышение точности измерений.

На чертеже представлена блок-схем предлагаемого устройства.

Устройство содержит двухпластин- ный пикап-электрод 1, линейные детекторы 2,.вычитатель 3, сумматор 4, масштабный усилитель 5, тактовый генератор 6, реверсивный счетчик 7, перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, дифференциальный компаратор 9 и вькодной цифроаналоговый преобразователь 10 с постоянным опорным напряжением. Входы линейных детекторов 2 соединены с пластинами пикап-электрода 1, а выходы - с входами вычитателя 3 и сумматора 4. Выход вычитателя 3 соединен с одним из входов дифференциального компаратора 9, а вьрсод сумматора 4 - с входом масштабного усилителя 5 и входом смещения перемножакнцего цйфроаналого вого преобразователя 8 Выход масштабного усилителя 5 соединен с опорным входом перемножающего цифроана- j;ioroBoro преобразователя 8, выход которого соединен с другим входом дифференциального компаратора 9. Счетньй вход реверсивного счетчика 7 подсоединен к выходу тактового генератора 6, а вход направления счета - к выходу дифференциального компаратора 9. Выходы реверсивного счетчика 7 соединены с цифровыми входами перемножанлцего цифроаналогового преобразователя 8 и с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразователя 10.

Устройство работает слецуущкм образом.

Напряжения с пластин пикап-электрода 1 детектируются линейными детекторами 2, а затем вычитаются в вычитателе 3 и складываются в сумматоре 4. Разностный сигнал поступает на один из входов дифференциального компаратора 9, а суммарный - на вход масштабного усилителя 5 с коэффициентом усиления К 2 и на вход смещения перемножакхцего цифроаналогового преобразователя 8. Преобразованный в соответствии с входным кодом и

смещенный на величину суммарного напряжения сигнал с выхода перемножающего цифроаналогового преобразователя 8 поступает на другой вход дифференциального компаратора 9. Под действием импульсов с тактового генератора 6 и под управлением логических сигналов с выхода дифференциального компаратора 9 на выходах реверсивного счетчика 7 устанавливается такой код, что напряжение на входах дифференциального компаратора 9 становятся равны между собой.

Опорное напряжение, входной код и выходное напряжение перемножающего цифроаналогового преобразователя связаны соотношением

и

вьи

JJon М

2

где U(,- опорное напряжение;

М - код на цифровых входах: п - разрядность перемножагадего цифроаналогового преобразователя;

, выходное напряжение о I Из условия равенства напряжений на входах дифференциального компаратора следует

5

0

ил

где и

2

напряжение на выходе вычитателя 3;

напряжение на выходе сумматора 4;

код на цифровых входах пе- ремножагацего цифроаналогового преобразователя 8. После преобразования получим

h-t

и.

N

У 4

и

N-2 2

Заметим, что N - код, смещенный на половину цифровой шкалы, а в пределах линейности пикап-электрода вьшолняется соотношение

.R R ,

5 где dR - отклонение пучка от оси

пикап-электрода; R - внутренний радиус пикап- электрода. Таким образом, окончательно получим

4R

314

т.е. код N пропорционален отклонению пучка от оси пикап-электрода. Напряжение на выходе выходного цифро- аналогового преобразователя 10, смещенного на половину опорного напряже- ния, также пропорционально отклонению пучка от оси пикап-электрода. В экспериментальном образце устройства получена точность измерений 0,2% при динамическом диапазоне 40db и не хуже 1,0% при динамическом диапазоне 54db во всей апертуре пикап-электрода и без каких-либо нелинейностей характеристики, принципиально вносимых схемой устройства

Предлагаемое устройство кроме достижения указанной цели без уменьшения динамического диапазона и точности измерений прототипа обеспечивает совмещение функциональной обработки сигналов с получением результата: :в псевдонепрерывной цифровой форме.

Формула изобретения

Устройство для определения поперечной координаты центра тяжести сгруппированного пучка заряженных частиц, содержащее двухпластинный

10

71

15

20

25

30

79

пикап-электрод, два линейн111х детектора, входы которых .соединены с пластинами пикап-электрода, реверсивный счетчик, счетньш вход которого соединен с выходом тактового генератора, вход направления счета - с выходом дифференциального компаратора, а выходы - с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразователя с постоянным опорным напряжением и с цифровыми входами перемножанхдего 1щфроаналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов дифференциального компаратора, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона ,и повьиаения точности измерений, в него введены вычитатель, сумматор и масштабный усилитель, при этом выходы линейных детекторов соединены с входами вычитателя и сумматора, выход вычитателя соединен с другим входом дифференциального компаратора, а выход сумматора - с входом масштабного усилителя и с входом смещения перемножанхцего цифроаналогового преобразователя, выход масштабного усилителя соединен с опорньи входом пе- ремножакщего цифроаналогового преобразователя.

Изобретение относится к ускорительной технике и служит для расширения динамического диапазона и повышения точности измерений. Устройство содержит двухпластинный пикап-электрод 1, линейные детекторы 2, такто- вьм генератор 6, реверсивный счетчик 7, перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, дифференциальный компаратор 9 и выходной цифроаналоговый преобразователь 10 с постоянным опорным напряжением. Введение выключателя 3, сумматора 4, масштабного усилителя 5 и образование новых функциональных связей позволяет получить точность измерений 0,2% при динамическом диапазоне 40 db и не хуже 1,0% при динамическом диапазоне 54 db во всей аппертуре пикап-электрода и без каких-либо нелинейностей характеристики, принципиально вносимых схемой устройства. 1 ило i (Л 4 СП « СО