Счетчик фотонов Советский патент 1992 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к оптике атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых- световых потоков в физике, космических исследованиях, лазерном зондиро. вании атмосферы, спектроскопии, химии, астрономии и т.д.

Целью изобретения является повы шение точности регистрации интенсивности одноэлектронных импульсов.

синхроинзации. Этот же импульс устанавливает триггер 10 режима И ОЗУ 7 в режим Запись.

, Синхронно с появлением синхроимпульса управляемый тактовый гене ратор 11 вырабатывает последователь кость управляющих имтгульсяв для формирования адресным счетчиком 8 по10 следовательности бременных интерва- (Пов заданной длительности для временной привязки фотоимпульсов относительно импульса зондирования. Разрядность адресного счетчика 8 и пе15 рирд тактовых импульсов, вырабать - saeribix управляемым тактовым генератором 11, определяют пг остранст- венное разрешение регистрируемых атмосферных характеристик (1/2 ., х

НИН L N g 8я йИ Длич ель ность временного интервала, число временных интервалов.

N

Ч

Изобретение поясняется чертежом, , на котором представлена блок-схема,

Счетчик фотонов содержит фото- электронньпЧ умножитель 1 (ФЭУ), дискриминатор одноэлектронных импульсов 2, изменяю1ций свое состояние на противоположное при поступлении одиозлектронного Импульса,пер- вый триггер 3 фотона, инвертор 4, второй триггер 5 фотона, логический элемент 6 ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, адресньй счетчик 8, схему 9 синхронизации, триггер 10 режима, управляемый тактовый генератор 11, ЭВМ 12.

Вькод ФЭУ 1 подключая к входу дискриминатор.1 2, его выход подключен к первым входам первого 3 и вто- 20 х 0,15 км) и длину трассы зрндирова- рого 5 триггеров фотона, их выходы через логический элемент 6 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к входу управления ОЗУ 7, выход ОЗУ 7 подключен к входному регистру ЭВМ 12. Синхрсим- 25 пульс, определяющий момент посыпки зондирующего импульса и запуска счетчика, поступает на схему 9 синхронизации, выход схемь 9 синхронизации

подключен к первому входу триггера 1П ЗО дыдущему состояние, которое в каж- режима, его выход - к входу упргп- дсм последующем такте (временном, ляемого тактового генератора 11 и к интервале) регистрируется поочередно второму входу управления ОЗУ 7, выход генератора 11 подключен к первому входу адресного счетчика 8, к второ- .,c му входу первого триггера 3 фотон а и через инвертор 4 к второму входу второго триггера 5 фотона. Адресные выходы адресного счетчика 8 подключены

к адресным входам ОЗУ 7 и. к входному о тупления одноэлектронных импульсов регистру ЭВМ 12. Выход управления . не наблюдалось,.то на выходе логи- адресного счетчика подключен к второму входу триггера 10 режима. Выход ЭВМ 12 подключен к второму входу адресного счетчика 8, Информационньй . вход ОЗУ 7 подключен к источнику логической единицы, В качестве дискриминатора одно- электронных импульсов используется дискриминатор, изменяющий на противоположное свое состояние при поступлении каждого последующего одно- электронного импульса, триггеры фотона - типа D, первъ й вход - D, второй - с.

Счетчик фогоиоп работает следующим образом. Угтрпнляемьй тактовый генератор 11 лмускастся через триггер 10 режнмя импу-чьсом со схемы 9

« 2 - 1 k. - разрядность адресного счетчика 8.

«

Каждьй поступающий с ФЭУ 1 одно- электронньй импульс переводит дйс- кри1-{инатор 2 в противоположное прев первом 3 и втором 5 триггерах фотонов.

Если fe соседних временных интервалах состояния первого и второго триггеров фотонов одинаковы, т.е. в .течение этих двух интервалов посческого элемента 6 ИСКЛЮЧАКМЦЕЕ ИЛИ будет сигнал, запрещающий запись входных, данных (единицы) в ОЗУ 7. Д5 Если же два последующих состояния триггеров 3 и 5 различаются, т.е. в одном из временных интервалов произошло событие - поступление одно- электронного импульса, то на выходе логического элемента 6 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ будет разрешающий-сигнал и в ячейку ОЗУ 7 с номером, определяемым состоянием адресного счетчика 8, будет записана постоянно присутствующая на входе ОЗУ единица, т.е. отметится временной интервал, в котором произошло событие.

Принципиальной особенностью работы такой схемы вьщешения по50

55

синхроинзации. Этот же импульс устанавливает триггер 10 режима И ОЗУ 7 в режим Запись.

Синхронно с появлением синхроимпульса управляемый тактовый гене ратор 11 вырабатывает последователь кость управляющих имтгульсяв для формирования адресным счетчиком 8 последовательности бременных интерва- (Пов заданной длительности для временной привязки фотоимпульсов относительно импульса зондирования. Разрядность адресного счетчика 8 и перирд тактовых импульсов, вырабать - saeribix управляемым тактовым генератором 11, определяют пг остранст- венное разрешение регистрируемых атх 0,15 км) и длину трассы зрндирова-

мосферных характеристик (1/2 ., х

х 0,15 км) и длину трассы зрндиров

НИН L N g 8я йИ Длич ель ность временного интервала, х 0,15 км) и длину трассы зрндирова-

число временных интервалов.

N

Ч

х 0,15 км) и длину трассы зрндирова-

дыдущему состояние, которое в каж- дсм последующем такте (временном, интервале) регистрируется поочередно

« 2 - 1 k. - разрядность адресного счетчика 8.

«

Каждьй поступающий с ФЭУ 1 одно- электронньй импульс переводит дйс- кри1-{инатор 2 в противоположное предыдущему состояние, которое в каж- дсм последующем такте (временном, интервале) регистрируется поочередно

в первом 3 и втором 5 триггерах фотонов.

Если fe соседних временных интервалах состояния первого и второго триггеров фотонов одинаковы, т.е. в .течение этих двух интервалов поступления одноэлектронных импульсов не наблюдалось,.то на выходе логи-

ческого элемента 6 ИСКЛЮЧАКМЦЕЕ ИЛИ будет сигнал, запрещающий запись входных, данных (единицы) в ОЗУ 7. Если же два последующих состояния триггеров 3 и 5 различаются, т.е. в одном из временных интервалов произошло событие - поступление одно- электронного импульса, то на выходе логического элемента 6 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЛИ будет разрешающий-сигнал и в ячейку ОЗУ 7 с номером, определяемым состоянием адресного счетчика 8, будет записана постоянно присутствующая на входе ОЗУ единица, т.е. отметится временной интервал, в котором произошло событие.

Принципиальной особенностью работы такой схемы вьщешения по

ступлеиия одиоэлсктронпого импульса являптсл то, что если одноэлектрои- ный: импульс поступит в течение мертвой зоны, когда в известном счетчик фотонов в n-ft временной интервал регистрация еще не происходит, а в (п-1)-й - уже закончилась, то в данном счетчике фотонов такое событие будет зарегистрировано в конце п-го интервала в одном из триггеров фотона, а запишется после сравнения сос- .тонкий триггеров фотонов в п-м и (п+1)-м временных интервалах в (п+1)-ю ячейку ОЗУ 7. .Сдвиг на. + 1 временного интервала происходит при регистрации одноэлектронных импульсо независимо от момпнта появления .их относительно границ временных интер- B ajipB, поэтому такой сдвиг просто учитывается npii отработке массива зарегистрированных чисел начапом массива не с нулевого, а с первого элемента массипя.

После прохожг ения всех возможных состояний адресного счетчика 8 сигна окончания цикла записи с его выхода перебрасывает триггер 10 режима в рпжим Чтение, отключая управляемьп тактогый генератор 11 и передавая таким образом упрявлони . адресным счетчиком 8 ЭВМ 12. При этом зарегистри- рсгтнная в ОЗУ 7 информация передается в ОЗУ.ЭВМ 12, где происходит ее

накопление...

I .

Многократное повторение циклов

запись - чтение приводит к тому, что в ячейках ОЗУ ЭВМ, адреса которых определяют положение поступающих на счетчик фотонов относительно импуль- са синхронизации, происходит формирование профиля отраженного атмосферой сигнала с точностью, определяемой уровнем накогшения в каждом временном интервале, по которому может быть вычислен профиль атмосферных характеристик .

Таким образом, использование дискриминатора одноэлектронньк импульсов изменяющего свое состояние на проти- воположнбе, и анализ его состояния в двух последовательных временных интервалах позволяет регистрировать все бея исключения поступающие с ФЭУ одноэлектронные импульсы неза-- висимо от того, в какой момент времени относительно фронтов временных интервалов они поступают, в том чис-;- ле и те, которые попадают в мертвую

зону, что существенно попыта.яет точ-. ность регистрации одноэлектронных импульсов. При этом сохраняется возможность при чтении ОЗУ пр.оизводить быстрый анализ содержимого ОЗУ 7 с целью нахождения адресов моментов по- ступле1шя одноэлектронных 1гмпульсов.

Счетчик фотонов позволяет повысить точность регистрации входного потока одноэлектронных импvльcoв примерно 13 S g,/(i. g,, - С д) раз, где длительность мертвой зоны.

Формула изобретения

20

25

Счетчик фотонов, содерж-и ий последовательно включенные фотоэлект- . ройный умножитель, дискриминатор: одноэлектронных импульсов, первый триг- гер фотона и последовательно включенные cxeMi синхронизации, триггер режима, управляемьп тактовый генератор, адресньо счетчик, а также оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и ЭВМ, причем выход ОЗУ подключен к входному регистру ЭВМ, вы- ход триггера режима подключен к вхо- 30 ДУ управления режимом ОЗУ, выход уп- раыляемого тактового генератора под- ключе.н к второму входу пе звого триггера фотона, адресные выходы адресного счетчика подключены к адресньм входам ОЗУ и. к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика,-выход которого подключен к второму входу триггера режима, информационный вход ОЗУ подключен к источнику логической единицы, отличающийся тем, что, с целью повышения точностнГ регистрации интенсивности потока од- ноэлектронных импульсов, в него вве дены второй триггер фотона, инвертор и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первьй вход второго триггера фотона подключен к выходу дискриминатора одноэлектронньк импульсов, выход управляемого тактового генератора через инвертор подключен к второму входу второго триггера фотона, выходы первого и второго триггеров фотона подключены через логический элемент ИСЮ1ЮЧАКЩЕЕ ИЛИ к входу уп- равления выборкой ОЗУ, при этом & качестве дискриминатора одноэлектрон-. ных импульсов используется дискрнми натор, изменяющий свое состояние: на

35

40

45

0

5

противоположное при поступлении од- ве триггеров фотонов - триггеры ти- ноэлектроиного импульса, а в качест- па D..

Изобретение относится к оптике атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабьк световых потоков в физике,кос| ичес- ких исследованиях,лазерном зондировании атмосферы, спектроскопии, химии, астрономии и т.д. Целью изобретения является повышение точности регистрации интенсивности одноэлект- ронных импульсов. Счетчик фотонов содержит последовательно включенные ФЭУ, дискриминатор одноэлектронных импульсов, триггер фотона, а также ОЗУ, ЭВМ и схему синхронизации,триггер режима, управляемьй тактовый генератор, адресньй счетчик, причем выход ФЭУ соединен с входом дискриминатора, его выход подключен к первому входу триггера фотона, выход ОЗУ подключен к входному регистру ЭВМ, выход схемы синхройиза- ции. подключен к первому входу триггера режима, его подключен к входу управляемого тактового генератора и к входу управления режимом ОЗУ,выход управляемого тактового генератора подключен к первому входу адресного счетчика и к второму входу триг.гера фотона, адресные выходы адресного счетчика подключены к.адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен ко второму входу адресного счетчика, .а его выход - к второму входу триггера режима, информацион- . ньй вход ОЗУ подключен к логической единице. Счетчик содержит также дополнительный триггер фотона,ий- , вертор и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем выход управляемого тактового генератора подключен к второму входу дополнительного триггера фотона через инвертор, выходы первого и дополнительного триггеров фотона подключены к входу управления выборкой ОЗУ через логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а качестве дискриминатора одноэлектронных им пульсов используется дискриминатор, изменяющий свое состояние ра противоположное при поступлении одно- электронного импульса, а триггеры фотона - типа D, 1 шт. . сл с ел ел 9