Счетчик фотонов Советский патент 1992 года по МПК G01J1/44 

Изпбр8те1 ие может быть использовано для peri-iCTpaiU iM слабых м сверхслабых световых, потоков в физике, У азерном зондировании зтмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и др.

Целью изобретения является повышение точностм путем увеличения скорости на- коплёкий информации,

Ни чертеже пре,цставлен8 структурная схема предлагаемого счетчика.

Счетчик содержит 4)отоэле троннь й умножитель {O3VO 1, дискриминатор 2 одно- электронных импульсов, кольцевой регистр 3 сднига, блок 4 из N триггеров фотонов, onepaTi/iBHoe запоминающее устройство (ОЗУ) 5, сдвиговый регистр б, триггер 7, вычислительное устройство 8 (ВУ).схему 9 Сипхропизацми, трактор 10 режима, управляемый твктовуй ганерзтор 11, дэ. -итель 12 тактовой частоты на N. адресный-счетчик 13 слсв, едресный счетчик 14 бигоз.

Выход ФЭУ 1 iio/iключей к входу дискриминатору 2, .; i xOToporo средиме;-} с первыми иходами 6лок8 из М триггеров фотонов, аь1хо,цами г;одк/иоченных к первым входь ч упраоления ОЗУ 5. Информацион libie входы ОЗУ 5 ШД1 л Очены к плюсу источника питзнии, 1-1нфпрм8Ц иоиныо гзыходь - к параллельным входам сдоигового ре истра 6, последовательный выход которого соеди- нены с первым входом триггера 7, выходом по.дключенного к пходг ому регистру ВУ В и второму входу управления тактового генератора 11, Выход схемы 9 смнхрони:)Э15ии под;;лючен к первому входу триггеру Юре- жима, ,чоторого сое, с вторым входом управлени51 ОЗУ 5 и,с переыгл QXO- дом управлений тактового ге -гератора 11, выходом подключенного каходагу, кольцейо- го регистра 3, делителя 12 тактовой частоты на 1М, сдвигового регистрй о и здресного счетчика битов; 8ыхо,ды кольцевого регистра 3 подключены поразрядно к вторым входзрл блока 4 из N Tpwri-opoe фотонов. Выход делите.пя 12 тактовой частоты на N подклю ен к третьему входу упрэЕленния ОЗУ 5, входу управления сдвигового регисг- ра б и входу адресного счетчи;; 13 с.пов, адресные вмкоды которого соедисеяы с адресными входами ОЗУ 5 и с регистром ВУ 8. Выход упрйвлений 8дрес - ого счетчика 13 спов подключен к оторому входу триггера 10 режима. Адресные здресного счетчика 1 I битов подк/тю -еяы к входному регистру ВУ 8. Один ре:зрйд вы- кодиого регистра ВУ 8 -шдкп Очен к зтороглу входу триггера Т

Счет шк работает образом.

Синхроимпульс, по времени совпадающий с моменто1м излучения зондирующего сигнала, формируется схемой 9 синхронизации и поступает на вход триггера 10 режима. Выходной сигнал триггера 10 переводит в состояние Работа управляемый тактовый генератор 11 и в состояние Запись ОЗУ 5, Управляемый тактовый генератор 11 вырабатывает последовательность импульсов для сдвига импульса разрешения записи входных данных с дискриминатора 2 в блок - мз N триггеров фотонов, Момент поступления фотоимпульса фиксируется путем за- единицы в тот триггер фотона блока 4, ь котором о данный момент присутствуют единиць на обоих входах. После окончания -записи в последний N-й триггер фотона , делитель 12 такто,чой частоты из N вырабатывает управляюи1ий импульс, по которому состояния триггеров фотонов (1 - N) перепи- сываютсл в М-разрядную ячейку ОЗУ 5, а M. адресного счетчика 13 слов увеличи- поется на единицу. Затем Начинается новый цикл фиксации моментов поступления импульсов путем формирования новой серии N разрешающих импульсов в кольцевом регистре 3. Новое слово данных записывается в с. едующую ячейку ОЗУ 5, адрес которой опре,оеляется адресным счетчиком 13 слов.

После заполнения асех ячеек ОЗУ 5 оно переходит в режим Чтение и зарегистри- роплмиые в нем данные передаются в ОЗУ ВУ 8. При этом читаемое из ОЗУ 5 слово представляет собой последовательность ед1.:ииц и нулей, причем единицы являются нетками тех моментов времени, в которые, относительно импульса синхронизации, были зафиксированы триггерами фотонов фо- тоимпульсы.

Таким образом, момент поступления фотоимпульса определяется как

tn-ADRcnooa + ,

где ADR слова - состояние адресного счет- чиха слов, соотзетствуюидее слову, в котором .было зарегистрировано посл/пление одного или более импульсов:

Мбит - номер (HOFviepa) битов, в слове с адресом АОРслова, в которых зарегистри- ровзио поступление фотоимпульсов,

8 том виде, в каком записаны номера битов в ОЗУ, они пре,дставллют Собой позиционный адрес битов. Так как этот здрес в двоичном кодесокращается до вида то необходимо преобразовать позиционный адрес о двоичный код м вместе с адресом слова использовать его как испол- китгльный адрес, Г50 которому в ОЗУ ВУ пр лбавл.четсй единица. Такое формирование 1псполните.пьного адреса сокращает передачи данных из ОЗУ 5 устройства

в ОЗУ ВУ 8, Это осуществляется следующим образом. Читаемое из ОЗУ 5 слосо параллельно ззгшсыааетсп в регистр 6 импульсом с делителя 12 тактовой частоты на N . Под действием импульсов с упрзвляемого тактового генератора 11 слово, в котором имеется одна (или более) метка, сдвигается с высокой скоростью до тех пор ( число сдвигов фиксируется в двоичном сметчике 14 ),

пока на выходе регистра 6 сдвига не появит- 10 генератор, кольцевой регистр сдлигз, дели- ся метка, которая управляет состоянием триггера 7. Сигнал с выхода триггера 7 запрещает работа/ управляемого тактового ге- иераторз 11, тзким образом, фиксируется- адрес слова и адрес метки а слове. Одновре- 15 манко этот сигнал являетс.ч сигналом готовности счетчика фотонов к передаче адреса в ОЗУ БУ 8. По этому сигналу ВУ 8 воспринимает состояние адресного счетча ио 13 слов и адресного счетчика 14 битов как ис- 20 полнительный адрес, по которому к содержимому ячейки ОЗУ ВУ 8 с таким адресом прибавляется единица. Оконча.ч1 1е этой операции отрлечается сигналом с вьгходного perMCTpg ВУ 8, который сбрасывает триггер 25 7. и, таким образом, разрешается дальнейшая работа управляемого тактового генератора 11 по сдвигу слова в регистре б или. .если оно закончилось, по чтению следующего слоаа из ОЗУ 5. Если а читаемом слове 30 имеется несколько меток, то описанный процесс повторяется столько раз, сколько было зарегистрировано меток, а затем происходит переход к следуюш.ему слову.

Окончание режима чтения определяет- 35 ся дост11жением наибольшего состояния адресного счетчика 13 слов и выработкой им при этом сигнала управления, который

телыактооом частоты на N, здресный счетмигс слов и еь числительно8 устр.ойство (-ВУ), при этом выход дискриминатора однхтзлектром- libix импульсос подключен к первым входам блока t.-i3 1М тр.1ггеров , кото- подключены к перзь гм входам Мия ОЗУ, зыход .-;ы синхронизации подк ;ю 1ен ;; пepGo y входу триггера режя- мй, вь1хсд которого подключен- к ртооому входу управления ОЗУ л х первому входу управляемого тактового енераторя, выход отсрого подключен ;; РХОДЯМ KOAbueigoro регистоэ сдвиг, и делителя тактовой частоты N . которого подкл очен к третьему у п раз л он «я ОЗУ и входу адресного счетчика слов, адреснь е пыходы которого подключены к вхо.пь ому регистру ВУ и адресным входам ОЗУ. информационные входы которого ПСДК/ Ю чеНЬ к ПЛ;ОСУ

источника питания, вь:хо,п упоавлз- г дресного счетчика слов подклгочен к второму входу триггера режима, п пыходь кольпевогс регистра .е подключены к вторым 3xoA3N-i блокг из три1теров фотонов, о т л и ч а ю щ и и с я тлм, что, с целью повышения точности путем вял.1 е1 ;ия скорости накопле тил инфоомации. в него введены сдвиговый регистр, адрес -(ь:й счетчик битоа и триггер, причем информационные

источника питания, вь:хо,п упоавлз- г дресного счетчика слов подклгочен к второму входу триггера режима, п пыходь кольпевогс регистра .е подключены к вторым 3xoA3N-i блокг из три1теров фотонов, о т л и ч а ю щ и и с я тлм, что, с целью повышения точности путем вял.1 е1 ;ия скорости накопле тил инфоомации. в него введены сдвиговый регистр, адрес -(ь:й счетчик битоа и триггер, причем информационные

сбрасывает триггер 10 режима, переводя все

устройство в режим подготовки к новому ЦИК- 40 выходы ОЗУ по,дключены к параллельным лу регистрации данных, начинающемуся с по- входам сдвигового регистра, первый вход ступления очередного синхроимпульса,управления которого подключен к выходу

Неоднократное повторение описанных делителя тактовой частоты на N, выход уп- выше циклов записи-чтения ведет к накопле- рэвл.чемого тактового генеоатора подклю- нию информации в ячейках ОЗУ ВУ 8, которое 45 чем к входу адресного с етч1-;кз битов и и продолжается до достижения необходимого второму управленк.ч сдвигового реги- уровня. Таким образор, аппаратный анализ содержимого битов читаемого с..лова с одновременным, формированием при положительномрезультатеанализаисполнительного адреса, по которому происходит прибавление единицы в ОЗУ ВУ 8, , позполяет существенно увеличить скорость передачи данных из ОЗУ 5 устройства в ОЗУ

50 такт

стра, выход которого подк/почен к первому входу триггера, выхо,ц тр.ь 1тэро подключен к второму входу управления упрепляемого тактового генерагора подключен к зходу ад- реснсгс счетчика битов и второму (зходу уп- равлени.ч сдвигового рэгистрЕ. выход которс.о подкл очен . nepaoN -v входу триггера, выход триггера и к ЙХОДНОМУ рсгмстру

ВУ 8 и скорость накопления информации в55 ВУ. один разряд выходного регистра БУ

целом. Это уменьшает методическую ошиб-подключен к второму входу тр итера, з адку, связанную с изменением исследуемогоресные выходы ядресмого счет - ика битоп

параметра среды з.ч время измерения.подключены к входному реггч-тру РУ.

Ф о р м у л а II 3 о б р е т е м ч я

Счетчик фотоков, содерх амдмй последо- вателыю Г КЛ очениые фотозлактрочный умножитель (ФЗУ) и днскппмииатор одноэлект ронмых 11мпул:зсор, s та:;ж( ; блок из N триггерса фотонов. сперзт 1; 1тос ззпог. ющее устройство (ОЗУ), схему синхрониза- , триггер режима, управлпол ь й тактовый

генератор, кольцевой регистр сдлигз, дели-

телыактооом частоты на N, здресный счетмигс слов и еь числительно8 устр.ойство (-ВУ), при этом выход дискриминатора однхтзлектром- libix импульсос подключен к первым входам блока t.-i3 1М тр.1ггеров , кото- подключены к перзь гм входам Мия ОЗУ, зыход .-;ы синхронизации подк ;ю 1ен ;; пepGo y входу триггера режя- мй, вь1хсд которого подключен- к ртооому входу управления ОЗУ л х первому входу управляемого тактового енераторя, выход отсрого подключен ;; РХОДЯМ KOAbueigoro регистоэ сдвиг, и делителя тактовой частоты N . которого подкл очен к третьему у п раз л он «я ОЗУ и входу адресного счетчика слов, адреснь е пыходы которого подключены к вхо.пь ому регистру ВУ и адресным входам ОЗУ. информационные входы которого ПСДК/ Ю чеНЬ к ПЛ;ОСУ

источника питания, вь:хо,п упоавлз- г дресного счетчика слов подклгочен к второму входу триггера режима, п пыходь кольпевогс регистра .е подключены к вторым 3xoA3N-i блокг из три1теров фотонов, о т л и ч а ю щ и и с я тлм, что, с целью повышения точности путем вял.1 е1 ;ия скорости накопле тил инфоомации. в него введены сдвиговый регистр, адрес -(ь:й счетчик битоа и триггер, причем информационные

выходы ОЗУ по,дключены к параллельным входам сдвигового регистра, первый вход управления которого подключен к выходу

делителя тактовой частоты на N, выход уп- рэвл.чемого тактового генеоатора подклю- чем к входу адресного с етч1-;кз битов и и второму управленк.ч сдвигового реги-

такт

стра, выход которого подк/почен к первому входу триггера, выхо,ц тр.ь 1тэро подключен к второму входу управления упрепляемого тактового генерагора подключен к зходу ад- реснсгс счетчика битов и второму (зходу уп- равлени.ч сдвигового рэгистрЕ. выход которс.о подкл очен . nepaoN -v входу триггера, выход триггера и к ЙХОДНОМУ рсгмстру

ВУ. один разряд выходного регистра БУ

Изобретение может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии. Целью изсзбретения. является повышение точности путем увеличения скорости наксзпления информации. Счетчик фотонов содержит ФЭУ 1. дискриминатор 2 одноэпектронных импульсов, кольцевой регистр 3 сдвига.блок 4 из N триггеров фотонов, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5. сдвиговый регистр 6.триггер 7, вычислительное устройство 8 (ВУ), схему 9 синхронизации, триггер 10 режима, управляемый тактовый генератор 11. делитель 12 тактовой частоты на N,адресный счетчик 13 слов, адресный счетчик 14 битов. Момент- поступления фотоимпульса определяется как tn АОНслова+ Мбит , ГДе АОРслова - СО- стояние адресного счетчика слов, соответствующее поступлению одного или более фотоимпульсов; Ыбит - номер битов в слове с адресом АОРслова. в которых зарегистрировано поступление фотоимпульсов, представляющий собой позиционный адрес бит Nno3 2. В счетчике фотонов позиционный адрес битов преобразуется в двоичный и вместе с адресом слова (состояния счетчиков 13 и 14) используется как исполнительный адрес, по которому в ОЗУ ВУ 8 прибавляется единица. Это сокращает время обмена информацией между ОЗУ 5 и ОЗУ ВУ 8, что повышает скорость накопления информации в целом. 1 ил. t/) с