Счетчик фотонов Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

1

Изобретение относится к измерениям параметров атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы-, космических исследованиях, спектроскопии, химии и т.д.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Счетчик фотонов содер жит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 1, дискриминатор 2 оптических импульсов, первый N-разрядный счетчик 3, первое накапливающее оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 4, ЭВМ 5, второй N-p-азр дный счетчик 6, второе накапливающее ОЗУ 7, счетный триггер 8, адресный счетчик 9, управляемый тактовый генератор 10 и схему 11 синх- В ронизации.

Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, его выход - к счетным входам первого 3 и второго 6 N-раз- рядных счетчиков, их информационные выходы - к информационным входам соответственно первого 4 и второго 7 накапливающих ОЗУ, а их информационные выходы - к соответственным информационным входам первого 3 и второго 6 N-разрядных счетчиков и к

входному регистру ЭВМ 5. Выход схемы 11 синхронизации подключен к входу управляемого тактового генератора 10, его выход - к входу счетного

триггера 8 и к первому входу адресного счетчика 9, а его адресные выходы к адресным входам первого 4 и второго 7 накапливающих ОЗУ. Выход ЭВМ 5 под4 1

4 4 3

СО

ключей к второму входу адресного счетчика 9. Выходы счетного триггера 8 подключены к входам управления первого 3 и второго 6 N-разрядных счетчиков.

Устройство работает следующим образом.

Поступающий со схемы 11 синхронизации импульс запускает управляемый тактовый генератор 7, с которого на адресный счетчик поступают тактовые импульсы, изменяя последовательно его состояние. Период тактовых импульсов определяет длительность временных интервалов, в течение которых происходит счет поступающих с дискриминатора 2 фотоимпульсов первым 3 или вторым 6 счетчиками. Под действием каждого последующего тактового импульса адресный счетчик увеличивает свое состояние на единицу, адресуя последовательно ячейки накапливающих ОЗУ 4 и 7 и изменяя на противоположное с каждым очередным тактовым импульсом состояние счетного триггера 8. Состояние счетчиков 3 и 6, первого 4 и второго 7 накапливающих ОЗУ зависят от состояния счетного триг- гера 8. Если счетчик 3 находится в состоянии Счет, а первое накапливающее ОЗУ 4 - в состоянии Запись, то счетчик 6 находится в состоянии Хранение, а второе накапливающее ОЗУ 7 - последовательно в состоянии Запись - чтение. При этом процесс счета фотоимпульсов и их накопление происходит параллельно в первом 3 и втором 6 счетчиках и накапливающих ОЗУ 4 и 7.

Пусть в данном временном интервале счетчик 3 находится в режиме Счет, первое накапливающее ОЗУ 4 - в режиме Запись, счетчик 6 - в режиме Хранение, второе накапливающее ОЗУ 7 - в режиме Запись - чтение. Тогда результат счета в J-M временном интервале в начале следующего (J+1)-ro временного интервала записывается в 1-ю ячейку первого накапливающего ОЗУ 4, а так как в счетчик 3 в (Л-1)-м временном интервале записано предыдущее состояние первого накапливающего ОЗУ 4, то после J-ro временного интервала в первом накапливающем ОЗУ 4 находится сумма предыдущего результата счета и результата счета в J-м временном интервале. Для второго счетчика

5

0

5

0

5

0

5

0

5

и второго накапливающего ОЗУ 7 в J-м временном интервале происходит запись предыдущего результата счета в (J-1)-io ячейку второго накапливающего ОЗУ 7 и подготовка к счету в (J+1)-M временном интервале - чтение состояния второго накапливающего ОЗУ 7 из (Л+1)-й ячейки и запись его во второй счетчик 7. Б (J+1)-M временном интервале второй счетчик 6 последовательно суммирует предъцгу- щее состояние второго накапливающего ОЗУ 7 с текущим количеством импульсов, поступающих в (J+1)-M временном интервале, а первый счетчик в режиме Хранение переписывает свое новое состояние в J-io ячейку первого накапливающего ОЗУ 4. Таким образом, счетчики 3 и 6 и накапливающие ОЗУ 4 и 7 изменяют последовательно свое состояние Счет - суммирование - счет.,.т.д.; в каждом последовательном временном интервале.

После прохождения всех возможных состояний адресного счетчика цикл регистрации заканчивается и устройство подготавливается к поступлению следующего зондирующего импульса (импульса запуска). Рассмотренный процесс счета и накопления данных повторяется заданное число раз, после чего массивы накопленных данных в первом 4 и втором 7 накапливающих ОЗУ читаются в ОЗУ ЭВМ.

Таким образом, за счет разделения режимов работы счетчиков и накаплива ющих ОЗУ по соседним временным интервалам и совмещения функций счетчика и сумматора в счетчике импульсов существенно сокращается необходимое для решения задачи оборудование, а следовательно, повышается надежность функционирования устройства в целом.

Формула изобретения

Счетчик фотонов, содержащий последовательно соединенные фотоэлектронный мпо жктелъ, дискриминатор од- ноэлектронных импульсов и первый N-разрядный счетчик импульсов, первое накапливающее оперативное запоминающее устройство, ЭВМ, схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, адресный счетчик, счетный триггер, причем выход схемы синхронизации подключен к входу управляемого

тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адрес :огэ счетчика, адресные выходы которого подключены к адресным входам перво- го накапливающего оперативного запоминающего устройства, о т л и ч а - ю щ и.и с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второй N-разрядный счетчик импульсов и второе накапливающее оперативное запоминающее устройство, причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу второго N-разрядного счетчика, информа- ционный выход первого N-разрядного счетчика подключен к информационному входу первого накапливающего оперативного запоминающего устройства, информационный выход второго N-раз- рядного счетчика подключен к информационному входу второго накапливающего

оперативного запоминающего устройства, информационный выход первого накапливающего оперативного запоминающего устройства подключен к информационному входу первого N-разрядного счетчика и к входному регистру ЭВМ, информационный выход второго накапливающего оперативного запоминающего устройства подключен к информационному входу второго N- разрядного счетчика и к входному регистру ЭВМ, адресные выходы адресного счетчика подключены к адресным входам второго накапливающего оперативного запоминающего устройства, выход управляемого тактового генератора подключен к входу счетного триггера, противофазные выходы которого подключены к входам управления первого и второго N-разрядных счетчиков импульсов.

Изобретение касается измерений параметров атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии. Целью изобретения является повышение надежности. За счет разделения режимов работы счетчиков и накапливающих ОЗУ по соседним временным интервалам, за счет введения дополнительно счетчика и накапливающего ОЗУ и совмещения функций счетчика и сумматора в счетчике импульсов, работающих в противофазном с первым счетчиком и накапливающим ОЗУ режиме, появилась возможность существенного сокращения необходимого для решения задачи оборудования. 1 ил.