Способ измерения параметров периодического процесса Советский патент 1991 года по МПК G01N23/00 

Изобретение относится к способам измерения параметров процессов с помощью ионизирующего излучения.

Цель изобретения - повышение разр е- шаю щей способности при определении частоты процесса и других временных параметров.

На фиг. 1-4 приведены примеры периодических процессов; на фиг. 5-8 - спектры длительностей интервалов между импульсами от квантов ионизирующего излучения, по которым определяются параметры этих процессов; на фиг. 9 - схема устройства для осуществления способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Лучок квантов или частиц ионизирующего излучения модулируют с помощью измеряемого процесса и регистрируют детектором. Измеряют спектр длительностей интервалов времени между регистрируемыми квантами или частицами в области времен, больших мертвого времени аппаратуры. При этом регулируют интенсивность потока регистрируемых импульсов настолько, чтобы в спектре появилось не менее двух периодически повторяющихся особенностей. О параметрах периодического процесса судят по форме спектра.

Сущность способа заключается в следующем.

Рассмотрение начинают с гипотетического примера, в котором модулированный исследуемым процессом пучок излучения соответствует периодически повторяющемуся резкому всплеску (d-функции), а регистрирующая аппаратура имеет нулевое мертвое время. Приближениями в такой ситуации могут служить, например, вращение диска с узкой прорезью, который пропускается поток ионизирующего излучения, или, наоборот, вращение узкой планки.

сл

о ю

ериодически перееекаюи.рм пучок излучения и образующей короткие вс времени пучки рассепниого излучение В этом случае пектр длительностей интервалов между мпульсами от отдельных иоантон или --ас- н будет состоять по крайней мэре из двух пикои-оссбенностай: расстояния между мм- Г1ульсами будут ровны либо нулю, либо периоду повторения рсплесков Т, Если зч время одного всппеска детектором регистрируется в среднем мноп ионизирующих астиц, то этими дпумч пиками спектр и ограничивается. Причем в ник при t Т попадает всего одно событие на кг-ждый интеовал чеж- ду всплесками, а о пик при t - 0 - осе импупь- сы, пришедшие во время каждого всплеска. аким образом, соотношение гиков характеризует число импульсов зз всплеск.

Если за время одного всппеска приходи г о среднем малое количество икпульсов (порядка или меньше 1), то вследствие стохастической природы излучения появляется конечная вероятность того, что некоторые всплески вообще будут пропущены, те. на спектре интервалов появятся пики при t 2Т, ЗТ и т.д. Причем интенсивность пиков будет уменьшаться г, ростом t, так клк вероятность пропуска k + I всплеска меньше вероятности пропуска k всплесков.Такой спектр будет набираться и и слу- ае, когца число импульсов, регистрируемых за один период, будет ыпого менише , т.е. детектор Ьудет регистрировать импульс не каждый период, что соотсегствует случаю, когда среднее расстояние нежду импульсам:ч от опробывающего излучения больше, чем период исследуемого пооцесса.

ECJVI вместо (5-функции имеются узкие, но конечные воеменные интеовалы, в течение которых излучение регистрируется детектором, то пики, соотоетствуницие приходу импульсов во времг всплесков, также будут иметь конечную ширину, завися щую от ширины всплесков. Вследствие того, что пики соответствуют случаям пропуска 1, 2, 3 и т.д. всплесков формы пиков будет повторять друг друга но по абсолютной величине они будут уменьшаться с ростом t. Из фиг, 1-8 видно, ч го изменения в форме модуляций исходного опробыпающе- го пучка отражаются определенным функциональным образом на форме. спектр длительностей интервалов между импупь- сйми, который в общем случае представляет собой периодически меняющуюся функцию, на которую наложено общее затухание с ростом t.

Особое положение занимает пик при t 0. Он является самым крупным но на нем сказывается влияние мертвого времени регии

0

О

Ь

о

0

стрирующей аппарэтуоы, вследствие чего он может быть существенно искажен (область 0 t А на фиг. 8). Поэтому его можно че рассматривать и о параметрах процесса судить по йтооому, третьему и т.д. пикам. Ее пи уже второй пик слишком мал для удоб- пий обработки, то можно увеличить относительный вклад этих пиков, уменьшив интенсивность потока импульсов от опро- быззющего излучения и тем самым повысив вероятность пропуска отдельных всплесков.

Такмм образом, измерение спектра длительностей интервалов в области, где не сказывается мертвого времени аппаратуры, и подбор достаточно малой интенсивности импульсов позволяют выявлять и измерять параметры периодического процесса, более корок кие во времени, чем среднее расстояние между импулосами, в частности мертвое время аппаратуры, т.е. улучшают временную разрешающую способность

Фиг, 1-8 иллюстрируют связь между параметрами периодического процесса, выраженными а модуляции средней интенсивности импульсов и формой спектра длительностей интервалов между MN. ульсами. На фиг. 1-4 изображены зависимости интенсивности потока импульсов от премени; на фиг. 5-8 - сг ответе кующие им спектры длительностей интервалов.

Эксперимрнтэльно получены спектры длительностей интервалов для периодов 100, 10 и 1 мкс. Видно, что изменения периода, относительной ширины и высоты ступенек, модуляции сказываются функциональным of разом на спектре длительностей интервалов, и при необходимости по этому спектру иожно восстановить параметры модулированного сигнала. 8 действительности, с по- мощью соответствующих математических операций можно строго определенно перейти от спектра длительностей интервалов к. форме модулированного потока импульсов,

На фиг. 9 показана функционалльная схема устройства, на котором получены спектры длительностей интервалов, изобпа- Ж8ИНЫО на фиг. 1 -4. Устройство содержит OJ.OK источника 1 ионизирующего излучения, поглотитель 2, исследуемый периодический процесс 3, блок детектирования 4, преобразователь 5 временных интервалов в с плйтуду, амплитудный анализатор б, коммутатор 7 и Тактовый генератор 8.

Предлагаемый способ осуществлен экс- пери -юнтз/|Ьно следующим образом. Иони- з-шугащее излучение источника 1 на основе америция-241, интенсивность потока которого может меняться при помощи поглоти- теля 2 из алюминия, образует поток опробы- вакУщего излучения Проходя через область периодического процесса 3, оно модулируется и попадает на блок детектеривания 4, из которого выходит поток импульсов с модули1 рованной интенсивностью. Длительности интервалов времени между импульсами преобразуется в амплитуды при помощи преобразователя 5, в амплитудный анализатор 6 окончательно регистрирует спектр длительностей временных интервалов.

В эксперименте использована модуля- ция электронным путем потока импульсов, приходящих с детектора. Пучок после поглотителя 2 без модуляции попадает на блок детектирования 4, а поток импульсов с детектора модулируется заданным образом и подается на преобразователь 5.

Модулирование потока импульсов осуществляется следующим образом, От блока детектирования 4 отбираются два потока электрических ймпульеов с разными интен- сивностями щ и па при помощи двух дискриминаторов с различными порогами дискриминации. С помощью коммутатора 7, управляемого тактовым генератором 8, эти два потока преобразуются в единый поток импульсов с интенсивностью, модулированной в виде повторяющихся двух ступенек (п2 может быть равно 0).

Изменение интенсивности потока регистрируемых импульсов от опробывающего излучения может осуществляться не только изменением интенсивности самого излучения, но и другими способами, например изменением эффективности регистрации путем механических (коллиматоры, измене0

5

0

5

0

5

0

ние геометрических расстояний) или электрических (изменение порога амплитуды ре- гистрируемых импульсов) изменений свойств датчика.

Если исследуемый процесс сам является источником модулированного ионизирующего излучения, то можно обойтись без дополнительного внешнего источника.

Способ может быть реализован как с помощью набора стандартной аппаратуры, так и с помощью специально разработанных приборов.

Предлагаемый способ позволяет измерять параметры процессов, периоды которых значительно меньше среднего расстояния между импульсами, соответствующего максимальной пропускной способности детектора и электронного тракта.

Формула изобретения Способ измерения параметров периодического процесса, заключающийся в том, что с помощью этого процесса модулируют пучок квантов или частиц ионизирующего излучения и регистрируют это излучение, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при определении частоты процесса и других временных параметров, измеряют спектр длительностей интервалов между регистрируемыми квантами или частицами в области времен, больших мертвого времени аппаратуры, при этом регулируют и- тенсивность потока регистрируемых импу/u сов из условия получения на указанном спектре не менее двух периодически повторяющихся особенностей и по форме спектра судят о параметрах процесса.

Изобретение относится к способам измерения параметров процессов с помощью ионизирующего излучения. Цель изобретения - повышение разрешающей способности при определении частоты процесса и других временных параметров. Способ включает модуляцию исследуемым процессом пучка квантов или частиц ионизирующего излуче ния и регистрацию этого излучения. Проводят измерение спектра длительностей интервалов между регистрируемыми квантами или частицами в области времен, достаточно больших, чтобы не сказывалось влияние мертвого времени регистрирующей апаратуры. Осуществляют подбор достаточно малой интенсивности потока регистрируемых импульсов, чтобы на спектре проявилось не менее двух периодически повторяющихся особенностей. О параметрах исследуемого процесса судят по форме спектра.9 ил.