Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта Советский патент 1991 года по МПК G01T1/40 

Изобретение относится к экспериментальной физике, а именно к спектрометрической аппаратуре,

Цель изобретения - увеличение быстродействия при мапых загрузках спектрометрического тракта

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для стабилизации коэффициента .усилений спектрометрического тракта.

Устройство содержит блоки выбора цифровых окон 1 и 2, реверсивный счетчик 3; счетчик 4, ключи 5-8, элементы ИЛИ 9 - 12, реверсивный счетчик 13, цифроаналогевый преобразователь 14 и компаратор 15 частоты Стабилизирующий спектрометрический тракт содержит последовательно соединенные детектор излучения 16, регулируемый усилитель 17, амплитудный дискриминатор 18 и регистрирующий блок 19 а также регулируемый источник питания 20, выход которого соединен с детектором излучения 16. Управляющий вход регулируемого усилителя 7 является управляющим входом тракта, второй выход амплитудного , дискриминатора 18 является информационным выходом тракта, соединенный с входами блоков выбора цифровых окон 1 и 2, выходы которых подсоединены к соответствующим входам реверсивного счетчика 3, входам элемента ИЛИ 11 и информационным входам соответственно ключей 7 и 8„ Компаратор частоты 15 подключен входом к выходу элемента ИЛИ 11 и счетному входу счетчика 4, инверсным выходом - к управляющим

Ю Јь

Ю

входам ключей 7 и 8, я прямым пмхо- дом - к управляющим входам ключей 5 и 6. Реверсивный счетчик 3 подключен выходами к информационным входам соответственно ключей 5 и 6 и соответственно первому и второму входам элемента ИЛИ 12, подсоединенного третьим входом к выходу счетчика 4, а выходом - к обнуляющим входам ревер- jg cifflHoro счетчика 3 и счетчика 4, Выходы ключей 5 и 6 соединены с одними входами соответственно элементов ИЛИ 9, 10, а выходы ключей 7 и 8 - с другими входами элементов ИЛИ 9 и ifV, 15 выходы которых подсоединены к соответствующим входам реверсивного счетчика 13, подключенного выходами к соответствующим входам цнфроаналогово- го преобразователя 14, выход которо- 20 го соединен с информационным входом спектрометрического тракта.

Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта работает следующим образом, , 25

Блоки выбора цифровых окон 1 и 2 селектируют импульсы с выхода амплитудного дискриминатора, соответствующие левому и правому склону иссле- ,- дуемого фотопика. Импульсы с выхода блоков выбора цифровых окон 1 и 2 по- 1 ступают на соответствующие входы реверсивного счетчика 3, а через элемент ИЛИ 11 - на счетный вход счетчика 4 и вход компаратора 15 ч асто- 35 ты. При высокой загрузке спектрометрического тракта-компаратор 15 частоты подключают блоки 3, 4, 11, 12, осуществляющие статистическую обработку импульсов о При этом сигнал с инверсного выхода компаратора 15 частоты поступает на управляющие входы ключей 7 и 8, размыкая их, а сигнал с прямого выхода компаратора частоты 15- на управляющие входы ключей 5 5 и 6, замыкая их Счетчик 4 накапливает импульсы с выходов блоков цифровых окон 1 и 2 до тех пор, пока не будет достигнуто в счетчике 4 число N, при этом импульс с его выхода че- 50 рез элемент ИЛИ 12 устанавливает в исходное состояние счетчик 4 и реверсивный счетчик 3 и счет начинается сначала. Емкость реверсивного счетчика 3 выбирают, например, равной55

2 Чн7 Импульс с одного из выходов реверсивного счетчика 3 появляется тогда, когда разность между количест

40

вом импульсов в цифровых окнах за время заполнения счетчика 4 превышает числоН N . Этот импульс через открытый кл1тч 5 (или 6) и через элемент ИЛИ 9 или элемент ИЛИ 10 поступает на один из входов реверсивного счетчика 13 и одновременно через элемент ИЛИ 12 устанавливает счетчик 4 в реверсивный счетчик 3 в исходное состояние. Счет начинается сначала. Число, накопленное в реверсивном счетчике 13, линейно преобразуется цифроанало- говым преобразователем 14 в управляющее напряжение и поступает на управляющий вход спектрометрического тракта, управляющий вход регулируемого усилителя 1 7 интегрируемого источника питания 20, изменяя коэффициент усиления спектрометрического тракта, замыкает кольцо автоподстройки. Постоянную времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта без статистической обработки импульсов можно представить выражением

а , п

(1)

где F

а п эквивалентное разрешение детектора излучения 16 кэВ; величина единичной коррекции, кэВ;

суммарная скорость счета в цифровых окнах, Гц. Для стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта со статистической обработкой импульсов выражение (1) принимает вид

/а. п 1 q /

(2)

F а п

q

где q - коэффициент преобразования

схемы статистической обработки импульсов.

Статистическая обработка импульсов - это нелинейное преобразование. Коэффициент q при нормальном распределении носит вероятностный характер, принимая значения в зависимости от разности скоростей счета в цифровых окнах, т.е. q f (n, п2). Минимальное значение этого коэффициента будет

q м , когда во время заполнения счетчика 4 одна из скоростей счета ГЦ (или п) в одном из цифровых окон

5

будет рлнил нулю. При 1ц п$ коэффициент q будет стремиться к бесконечности

litn q

о

п.

Постоянная времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта обратно пропорциональна суммарной скорости счета в цифровых окнах, если предположить, что за некоторой промежуток времени величины F и а постоянны. Следовательно, при болычих загрузках спектрометрического тракта постоянная времени будет мала, а с применением статистической обработки импульсов в соответствии с выражением (2) возрастает, не ухудшая его аппаратурной погрешности. В зтом случае статистическая обработка импульсов уменьшает флуктуации положения

10

Использование изобретения обеспе- с чивает повыпение быстродействия уст1 ройства для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического трак та при низких загрузках спектрометри ческого тракта при одновременном сни жении статистической составляющей погрешности при высоких его загрузках. Формула изобретения

Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта, содержащее два блока цифровых окон, два реверсивных счетчика и цифроаналоговый преобразователь выход которого соединен с управ ляющим входом спектрометрического 20 тракта, подключенного информационным выходом к входам блоков выбора цифровых окон, выходы которых подсоединены к соответствующим входам первого ре- версивного счетчика, о т л и ч а 15

фотопика из-за действия системы авто- 25 ю щ е е с я тем, что, с целью увеподстройки и снижает статистическую составляющую погрешности информации, получаемой с выхода стабилизируемого спектрометрического тракта. При низких загрузках спектрометрического тракта постоянная времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта увеличивается, при этом статистическая1 обработка импульсов, попавших в амплитудные окна, не имеет смысла, так как быстродействие стабилизатора уменьшается быстрее, чем снижаются флуктуации положения фотопика из-за действия системы автоподстройки Поэтому при низких загрузках спектрометрического тракта компаратор частоты 15 отключает блоки статистической обработки импульсов от устройства стабилизации, при этом

личения быстродействия при малых загрузках спектрометрического тракта, в него введены четыре ключа, четыре элемента ИЛИ, счетчик и частотный

30 компаратор, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ и счетному входу счетчика, прямым выходом - к управляющим входам первого и второго ключей и инверсным выходом - к уп35 равляющим входам третьего и четвертого ключей, инЛормационные входы которых соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ и выходами соответственно первого и второго бло40 ков выбора цифровых окон, первый реверсивный счетчик подключен выходами к информационным входам соответственно первого и второго ключей и первому и второму входам второго элемента сигнал с инверсного выхода компарато- 45 ИЛИ, подсоединенного третьим входом ра частоты 15 поступает на управляю-к выходу счетчика, а выходом - к обнуляющим входам счетчика и первого реверсивного счетчика, выходы первого и второго ключей соединены с од- 50 ними входами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, подключенных другими входами к выходам соответственно третьего и четвертого ключей, а выходами - к соответствую 55 ющим входам второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя.

щие входы ключей 7 и 8, замыкая их, а сигнал с прямого выхода компаратора частоты 15 поступает на управляющие входы ключей 5 и 6, размыкая их. Импульсы, попавшие в цифровые окна, поступают через замкнутые ключи 7, 8 и соответствующие элементы ИЛИ 9, Ю на входы реверсивного счетчика 13 без статистической обработки. При этом величина постоянной времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта определяется вы

10

482426 6

ряжением (I), что и обеспечивает высокое его быстродействие.

Использование изобретения обеспе- с чивает повыпение быстродействия уст1 ройства для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта при низких загрузках спектрометрического тракта при одновременном снижении статистической составляющей погрешности при высоких его загрузках. Формула изобретения

Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта, содержащее два блока цифровых окон, два реверсивных счетчика и цифроаналоговый преобразователь выход которого соединен с управ ляющим входом спектрометрического 20 тракта, подключенного информационным выходом к входам блоков выбора цифровых окон, выходы которых подсоединены к соответствующим входам первого ре- . версивного счетчика, о т л и ч а 15

25 ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия при малых загрузках спектрометрического тракта, в него введены четыре ключа, четыре элемента ИЛИ, счетчик и частотный

компаратор, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ и счетному входу счетчика, прямым выходом - к управляющим входам первого и второго ключей и инверсным выходом - к управляющим входам третьего и четвертого ключей, инЛормационные входы которых соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ и выходами соответственно первого и второго блоков выбора цифровых окон, первый реверсивный счетчик подключен выходами к информационным входам соответственно первого и второго ключей и перво

Изобретение откосится к экспериментальной физике, а именно к спекта г . - jf sis i iBasK мш -MS .«г. pot-г грическон аппаратуре. Цель изобретения - увеличение быстродействия при мальк эагрузк-тх спектрометрического тракта, В устройство, содержащее два блока выбора цифровых окон 1 и 2, реверсивные счетчики 3 и 13 и циф роаналоговый преобразователь 14, введены счетчик 4, четыре ключа 5-8, четыре элемента ИЛИ 9 - 12 и компаратор 15 частоты. При низких загрузках спектрометрического тракта компаратор частоты 15 отключает систему статистической обработки, состоящую из блоков 3S 45 И и 12. Стабилизатор коэффициента усиления спектрометри- - ческого тракта работает без ста тисти- { ческой обработки сигналов„ 1 нл.