Устройство для исследования характеристик физического эксперимента Советский патент 1989 года по МПК G01N23/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для съема характеристик физического эксперимента, заключающегося в воздействии на объект какого-либо физического

фактора с последующей релаксацией, причем управление воздействующим фактором осуществляется в процессе эксперимента по заданным критериям, анализ которых проводится в реальном масштабе времени.

Устройство может быть применено для снятия характеристик опт чес«и Г1розрзчнь Х сред в экспер1 :менте по определению их радиациоь - ОЙ стойко сти„

Цель ;--j3o6pe i ei-7Hr ; повЬ|П ениа быстродействия и уаеяичение икформэ тианости съема хара ;;:т8рис ик физического эксперимента путем раздеяенмя функций обработки и вычисления значений и функции anajfi saa критериев и управлений аоадейстзующг м фактором.

На фиг о 1 представлеиз блок-схеме устройства для снятия характерист 4к физимеского эксперимента на фиг- 2 функциональная схема блока зкализз и урщавлемия на ФиГо 3 алгоритм функционирования устройст ва, нафиге- .алгоритм фугчкционирования устройсг- вз на примере, -3 i;crieps-f. rio опое- делению радг ациониой стойкости оптически прозрачных средг

Блок-схема устройства (()иг,1) держит блок 1 микропроцессорного уп™ разления,, блок 2 связи, блок 3 сопря жегзия с измерителями,, блок k з на лига и Правления воздействующим гпактороМ при зток- блок 1 связан с мй -мстра.пью 5.

Блок 1 wi-iKpoiipoueccopHoro ynnaBJii: ния предстйэляег собой типовую с рук туру микро-ЭВМ; содержащую узлы ОЗУj ПЗУ, узлы упразизния прерыва -гиями и таймер. Все узпг -Чпока 1 объединены внутренней мИ{фо; роцессоркой Ш /}Чой 6 содержащей мзгис - раль 7 адреса мзги страль 8 данных микропроцессорной шины, ЛИНИЙ. 9 и 10 синхроН / г ации д rpy:i пу 11 входов 12 и 13 j iipa,B.neHf пре рываниймй.

Блок I микропроцессорного ynpas- ления выполняет следующие функции; управление блоком 3 при за)7У;;ке м схеме информации с измерителей; оо- работку информации, принятой с измерителей; вычисление текуиг х значе ими характеристик физического экс перимента и запись их в регистр расчетных значений блока kf связанкого с лин: ШЙ 1 управления воздействующим фактором; упразлекие блоком k в реальном масштабе вренени ; управлб ние блоком 2 при выдаче информации на устройство регистрац /гм.

Блок 2 содержит набор дешифраторов интерфейсных функций канала об™ щего пользования (КОП) 15 и прадиа- знамен для осуществлак и связи с уст0

5

ройством регистрации через i раль КОП 15 для выдачи на него ин- .формации о характеристиках физического эксперимента.

Блок 3 содержит узлы связи с из- NsspHTenHMMj узел прерываний j узел программируемых параллельных интерфейсов, регистр активизации измерителей „ БЛОК 3 обесЪечивает управление и съем информации с цифровых измерителей характеристик физического эксперимента. Связь с измерителями осущёст зляется через магистраль 5. Связь сблоком 1 осуществляется путем активизации группь 11 входов 12 и 13 управления прерываниями,

Блок V (фиг..2) состоит из селектора адреса 16, ПЗУ Г/ критериев воздействия; ПЗУ 18 критериев релаксации., регистра 19 критериев регистра 20 расчетных значениЙ5 компарато ра 2IJ элемента И 22, ключа 23j линии и управления воздействующим фак- TopOMj линии 10 синхронизации для за пкск в периферию, линии, связанной с ВХОДОМ 13 для запроса прерывания.

Блок k предназначен для анализа критериев физического эксперимента как в стадии воздействия на объект, 1ак и в стадии релаксацииj а также управления воздействузщим фактором по результатам анализа в процессе проведения экспер мента,

В блоке 4 селектор 16 адреса пред- HaaHu ieH для вьгбора узлов блока в зависимости от алгоритма работы устройства Блок k содержит селектор адреса 1.6 (реализован а виде дешифратора j адресные входы которого сое- дкнень с магистралью 7 адреса микро- процессорной шины)J ПЗУ 17 и 18, регистр i9 ..; рит8риев,, регистр 20 теку™ щих значений, компаратор 21, элемент И 22, 23и триггер 24j при этом выходы .25-30 селектора 1б адреса со- е. с входами FtSy 17 и 18, регистров 19 и 20 и элемента И 22, ПЗУ 1 и 18 предназизчены соответственно для хранения констант критериев физичес- ;сого гксп.еримекта стадий восстанов- леник и релаксации с Адресные входы ПЗУ 17 и 18 соедкнены с магистралью 7 адреса мг гкропроцессорной шины, а магистраль 31 соединяет группу выхо дов ПЗУ 17 м 18 с группок входов регистра . ISc Последний пред назначен для i г;ромежуточмого хранения констант стадий восстановления и релаксации. За10

15

20

25

пись информации в регистры 19 и 20 осуществляется блоком 1 по сигналу Запись, передаваемому по линии 10 синхронизации для записи в периферию группы выходов управления микропроцессорной шины. Регистр 20 предназначен для промежуточного хранения текущих результатов вычислений параметров физического эксперимента. Информационные входы регистра 20 соединены с магистралью 8 данных микропроцессорной шины 6.

Магистрали 32 и 33 соединяют соответственно выходы регистров 19 и 20 с входами сравнения компаратора 21, который предназначен для непрерывного сравнения величин критериев физичес- ческого эксперимента с текущими расчетными значениями и выдачи на вход 13 управления прерываниями активного сигнала в случае равенства обеих величин. Кроме того, компаратор 21 предназначен для управления моментами включения и выключения через элемент И 22 ключа 23 вoздeйctвyющим фактором. Ключ 23 предназначен для выдачи на линию 1 сигнала управления воздействующим фактором. Триггер 2k предназначен для стробирования моментов включения ключа 23. Линия З соединя- ет выход триггера 2k с первым входом элемента И 22. Линия 35 соединяет выход Бол1зще компаратора с. вторым входом элемента И 22. Линия Зб соединяет выход элемента И с входом управ- 35 ления ключа 23.

Разрядность ПЗУ 17 и 18, регистров 19 и 20 и компаратора 21 определяется требуемой точностью физического эксперимента и соответственно величиной констант критериев, хранящихся в ПЗУ 17 и 18.

Устройство работает следующим обра зом.

Блок 3 через магистраль 5 принимает значение физических величин с цифровых измерителей, активизирует группу 11 входов 12 и по магистрали В передает их в блок 1. Блок 1 обрабатывает данные с измерителей, вычисляет текущее значение физической величины, являющейся параметром эксперимента и передает в блок 2 для выдачи через магистраль КОП 15 на уст

реса, а остальные разряды адреса выбирают из ПЗУ 17 значение констан40

ты, соответствующей требованиям данного физического эксперимента, после чего блок 1 активизирует линию 10 синхронизации Запись в периферию и константа стадии восстановления записывается в регистр 19 критериев блока . Далее аналогичным образом блок 1 по магистрали В данных записывает вычисленное значение физической величины в регистр 20 текущих значений блока и затем по магистрали 7 адреса передает адрес, дешифрируя который, селектор адреса 16 активизирует выход 29 селектора адреса 1б Разрешение, включая этим триггер 2k, стробирующий управление ключом 23. Выход компаратора 21 Больше активен как в начальный момент времени проведения эксперимента, так и в течение времени, пока константа в регистре 19 не сравняется с текущим значением в регистре 20, а следовательно, в это время ключ 23 воздействия управляющим фактором включен и линия k активна. Стадия воздействия на объект продолжается до тех пор, пока константа стадии восстановления не сравняется с текущим значением физической величины. В этом момент на выходе Равно компаратора 21 и соответственно на линии, связанной с входом 13, появляется активный сигнал Запрос прерывания, а ключ 23 выключается вне за висимости от состояния выхода 29 селектора адреса 16 и активный сигнал с линии tk снимается. По сигналу Запрос прерывания блок 1 переводит

блок j в режим анализа стадией релаксации.

и управления

45

Работа блока 4 в стадии релаксации аналогична работе в стадии воздействия на физический объект. Отличия заключаются Е том, что в регистре 19 хранятся константы релаксации, выход 30 в начале стадии ре- 50 лаксации активизируется блоком 1, триггер 2А сбрасывается, ключ 23 выключается на все время стадии релаксации, а линия И управления воздействующим фактором не активизируетройство регистрации о Затем блок 1 вы-55 Затем процесс чередования стадий

в

реса, а остальные разряды адреса выбирают из ПЗУ 17 значение констан10

5

0

5

5

0

ты, соответствующей требованиям данного физического эксперимента, после чего блок 1 активизирует линию 10 синхронизации Запись в периферию и константа стадии восстановления записывается в регистр 19 критериев блока . Далее аналогичным образом блок 1 по магистрали В данных записывает вычисленное значение физической величины в регистр 20 текущих значений блока и затем по магистрали 7 адреса передает адрес, дешифрируя который, селектор адреса 16 активизирует выход 29 селектора адреса 1б Разрешение, включая этим триггер 2k, стробирующий управление ключом 23. Выход компаратора 21 Больше активен как в начальный момент времени проведения эксперимента, так и в течение времени, пока константа в регистре 19 не сравняется с текущим значением в регистре 20, а следовательно, в это время ключ 23 воздействия управляющим фактором включен и линия k активна. Стадия воздействия на объект продолжается до тех пор, пока константа стадии восстановления не сравняется с текущим значением физической величины. В этом момент на выходе Равно компаратора 21 и соответственно на линии, связанной с входом 13, появляется активный сигнал Запрос прерывания, а ключ 23 выключается вне зависимости от состояния выхода 29 селектора адреса 16 и активный сигнал с линии tk снимается. По сигналу Запрос прерывания блок 1 переводит

блок j в режим анализа стадией релаксации.

и управления

Работа блока 4 в стадии релаксации аналогична работе в стадии воздействия на физический объект. Отличия заключаются Е том, что в регистре 19 хранятся константы релаксации, выход 30 в начале стадии ре- лаксации активизируется блоком 1, триггер 2А сбрасывается, ключ 23 выключается на все время стадии релаксации, а линия И управления воздействующим фактором не активизирует

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для исследования характеристик физического эксперимента, заключающегося в воздействии на объект какого-либо физического фактора с последующей релаксацией, причем управление воздействующим фактором осуществляется в процессе эксперимента по заданным критериям, анализ которых проводится в реальном масштабе времени. Устройство может быть применено для снятия характеристик оптически прозрачных сред в эксперименте по определению их радиационной стойкости. Цель изобретения - повышение быстродействия и увеличение информативности съема характеристик физического эксперимента путем разделения функций обработки и вычисления значений и функции анализа критериев и управления воздействующим фактором. В устройство, содержащее блок микропроцессорного управления, блок сопряжения с измерителями, блок связи с магистралью канала общего пользования, введен блок анализа и управления воздействующим фактором. Введение блока анализа и управления воздействующим фактором позволяет разделить функции обработки и вычисления значений с цифровых измерителей физических параметров и функции анализа критериев и управления воздействующим фактором в процессе проведения эксперимента, что приводит к повышению быстродействия с одновременным увеличением информативности съема характеристик физического эксперимента как в стадии воздействия физического фактора на объект, так и в стадии последующей релаксации. 4 ил.

дает на магистраль 7 адреса адрес, старшие три разряда которого дешиф- рмруйтся селектором адреса 16, акти- Бизируя йыходь- селектора 16 адповторяется.

В каждой из стадий воздействия или релаксациианализ момента окон чания фазы и управление воздействуto

20

ющим фактором происходит в блоке 4 практически асинхронно по отношению к работе остальных блоков, которые в эти моменты времени заняты обработкой и регистрацией параметров физического эксперимента.

Момент окончания эксперимента определяется блоком 1 по критериям самого эксперимента, когда & блоке k появляется на входе 13 активный сигнал Запрос прерывания,

Примером реализации устройства мо™ жет быть использование его для осуществления способа исследования ради- зционной стойкости оптически прозрачных сред при испояьзовании в качестве воздейств ющего фактора источника ионизирующего излучения-циклотрона, При этом снимается зависимость относительного коэффициента наведенного поглощения от реального времени при импулгэсном воздействии источника ио низирующего излучения 8 качестве цифровых измерителей физических вели- 25 чин использозалиеь АЦП амплитуды светового cHrHajFia и счетчик дозы ионизи рУ401цего излучения9 В качестве физического объекта взят оптически про- эрачный материалJ на котором проводится ряд последоэательных пикпов облучения и йосстаноБлекия с регистрацией относительного коэффи1|иента наведенного ггогяощения (К,„), погло щенной дозы ; рез.и-ьного временя экс- периментй, причем длите пьность фаз облучения и восстановлений изменяется в зааисимостм от зайаннь х критериев обоих стадий. Такими критериями являются в фазе облучения орирз - щение относительного коэффициента на веденного поглощений (ЗК,)., в фазе восстановления скорость изменения относительного коэффициента наведенно35

40

держащее блок микропроцессорного управления, блок сопряжения с измерителями, канал общего пользования, подключенный через магистраль к блоку связи, причем выходная шина адреса блока микропроцессорного управления соединена как с входной шиной адреса блока сопряжения с измерителями, так и с входной шиной адреса блока связи, двунаправленная шина данных блока микропроцессорного управления, блока сопряжения с измерителями и блока связи соединена с магистралью данных микропроцессорной шины, группа вуходов блока микропроцессорного управления соединена с группой входов блока сопряжения с измерителями, группой входов блока связи и двумя линиями синхронизации, группа выходов блока связи соединена с группой входов управления прерывания блока микропроцессорного управления, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения информативности съема характеристик физического эксперимента путем разделения функций обработки и вычисления значений и функции ана- 3Q лиэа критериев и управления воздей- стзующим фактором, в него введены блок анализа и управления, входная шина адреса которого соединена с магистралью адреса внутренней микропроцессорной шинь((, двунаправленная шина данных блока анализа и управления соединена с магистралью данных, вх блока анализа и управления соединен с линией синхронизации микро- процеесорной шины, первый выход блока аналг аа управления соединен с линией уорзеяенйя воздействующим фактором, а аыхсщ соединен с группой входов улраапения прерыАК

ГО поглощения ) Эксперимент л ванйя блока ми«ропроцессо{ ного управ акип

оканчивается9 когда -г- становилась меньше заранее заданного значения .

, причем блок анадиза w управления состоит «3 постоянного запоми- «зю1Чего устройства критериев воздействия на объект, постоянного 3anow/i- нающего устройства критериев релаксации, селектора эйреса, регистра критериев, регистра расчетных значений, компаратора, RS-триггера, элемента и, клгоча, причем адресные ахо- ды постоянного запоминающего уст1рой- ства критериев воздействия на объект, постоянного запомииаюц его устройства критериев релаксации и селектора адреса соединены с магистралью адИзобретение при использовании его для осуществления способа. нсспедова ния радиационной стойкости оптячески npo3pa4Hbfx сред позволит сократить время проведения экcпepи reffra по об- /1учению с одновременным увеличением объема снимаемой информации.

Формула изобретения

Устройство для исследования характеристик физического эксперимента, содержащее блок микропроцессорного управления, блок сопряжения с измерителями, канал общего пользования, подo

0

5

5

0

ключенный через магистраль к блоку связи, причем выходная шина адреса блока микропроцессорного управления соединена как с входной шиной адреса блока сопряжения с измерителями, так и с входной шиной адреса блока связи, двунаправленная шина данных блока микропроцессорного управления, блока сопряжения с измерителями и блока связи соединена с магистралью данных микропроцессорной шины, группа вуходов блока микропроцессорного управления соединена с группой входов блока сопряжения с измерителями, группой входов блока связи и двумя линиями синхронизации, группа выходов блока связи соединена с группой входов управления прерывания блока микропроцессорного управления, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения информативности съема характеристик физического эксперимента путем разделения функций обработки и вычисления значений и функции ана- Q лиэа критериев и управления воздей- стзующим фактором, в него введены блок анализа и управления, входная шина адреса которого соединена с магистралью адреса внутренней микропроцессорной шинь((, двунаправленная шина данных блока анализа и управления соединена с магистралью данных, вх блока анализа и управления соединен с линией синхронизации микро- процеесорной шины, первый выход блока аналг аа управления соединен с линией уорзеяенйя воздействующим фактором, а аыхсщ соединен с группой входов улраапения прерыванйя блока ми«ропроцессо{ ного управ

, причем блок анадиза w управления состоит «3 постоянного запоми- «зю1Чего устройства критериев воздействия на объект, постоянного 3anow/i- нающего устройства критериев релаксации, селектора эйреса, регистра критериев, регистра расчетных значений, компаратора, RS-триггера, элемента и, клгоча, причем адресные ахо- ды постоянного запоминающего уст1рой- ства критериев воздействия на объект, постоянного запомииаюц его устройства критериев релаксации и селектора адреса соединены с магистралью адреса микропроцессорной шины, а первый и второй выходы селектора адреса соединены с первыми входами соответственно постоянного запоминающего устройства критериев воздействия на . объект и постоянного запоминающего устройства критериев релаксации, тре- т,ий и четвертый выходы селектора адреса соединены соответственно с пер- д выми входами регистров критериев и расчетных значений, выходы постоянного запоминающего устройства критериев воздействия Н9 объект и постоянного запоми

стра расчетных значений, информаци онные входы которого соединены с м гистралью данных микропроцессорной шины, выходы регистра критериев и гистра расчетных значений соединен соответственно с первой и второй гр пами входов сравнения компаратора, первый выход которого соединен с п вым входом элемента И, второй вход элемента И соединен с выходом триг гера, S- и R-входы которого соедин соответственно с пятым и шестым вы дами селектора адреса, а выход эле

нающего устройства критериев релакса- j И соединен с управляющим входом ции объединены между собой и соединены с информационными входами регистра критериев, второй вход которого соединён с линией синхронизации микропроцессорной шины и вторым входом региключа, выход которого является пер вьгходом блока анализа и управления а вторым его выходом является второ выход компаратора.

Г

стра расчетных значений, информационные входы которого соединены с магистралью данных микропроцессорной шины, выходы регистра критериев и регистра расчетных значений соединены соответственно с первой и второй группами входов сравнения компаратора, первый выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход элемента И соединен с выходом триггера, S- и R-входы которого соединены соответственно с пятым и шестым выходами селектора адреса, а выход элемен И соединен с управляющим входом

ключа, выход которого является первым вьгходом блока анализа и управления, а вторым его выходом является второй выход компаратора.

5 %«./

БС принимает значения (puswecw SeMvwbi f а ffeps - дает и д бну

бму Bbiwcmem зно /ение /; 3o/7f/cb/Sffg/ § и передает 8 6С Оля Зь/да /и /е/зез аг1/с/7 рам /fO/f на уст-8о ffeii/cmpfftiw

6Н1/ зописывае/ndffAy cQfJst 1-/ ригперия стадии боздейсшбим

6АУ клю урраВлеии Воздействующие дзатфон

Нет

cmcfdf/я рело/ саци1/

(

вму зопись/доетё ffAy CQ/jstl -критерия стадии pe offcau i/

А

6АУ &dm f€fffGem ff/if€i/

дующим tpOfffnopOM

Ж

6СМ принта em с ЩП значение afinлu/r7yддl с бе/лового па- moHQ, а со с еташа дозы Но/ о 7/1еннию дозу ион /зишю- тш D и гтредае/п и в

ВМУ Qbitfuc em теяущеё значение относите/ibHoso /fosfp- щициеитй Медешвго поглощения Шнп или с(орос/ли его U3fieHSMt/ JJ & зоВисиности от стадии мсле/л/- Metfma и быдоет ит фунщиш бремени но t/cmpoucmSo регистрации

Ж

вми залишдает д 6АУ comt 1 - если з/ло стадии ния или const 2-если это стадия досстоновмния

BK/ifOwmb источник ионизирующего изл у t/e ни я

Ж