Способ автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01T1/36 

спектров применительно к различным моментам способа стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта.

Устройство содержит детектор 1 излучения, состоящий из сцинтиллятора. фотоэлектронного умножителя и источника высоковольтного питания, усилитель-формирователь 2, первый 3, второй 4 и третий 5 амплитудные интегральные дискриминаторы, образующие совместно с первой 6 и второй 7 схемами антисовпадений двухка- нальный амплитудный дифференциальный дискриминатор со смежными окнами, первое 8 и второе 9 устройства вычитания, измеритель Ю скорости счета, измеритель 11 разности скоростей счета, первое 12 и второе 13 пороговые устройства, элемент 14 памяти, первый 15 и второй 16 ключи и регулирующий элеме нт 17. Первая схема 6 антисовпадений содержит D-триггер 18, соединенный с элементом ИЛИ 19, вторая схема 7 антисовпадений содержит D-триггер 20, соединенный с элементом ИЛИ 21.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме с первого и второго выходов элемента 14 памяти поступают парафазные логические сигналы на управляющие входы первого 15 и второго 16 ключей. При этом первый ключ 15 открыт, а второй 16 ключ закрыт. Детектор 1 излучения преобразует гамма-кванты источника ионизирующего излучения, несущие информацию об интенсивности источника излучения и параметрах объекта контроля, в электрические импульсы тока, поступающие после предварительной обработки усилителем-формирователем 2 на входы двухканального амплитудного дифференциального дискриминатора со смежными окнами, образованного первь1м 3, вторым 4 и третьим 5 амплитудными интегральными дискриминаторами и первой 6 и второй 7 схемами антисовпадений.

Окна двухканального амплитудного дифференциального дискриминатора со смежными окнами расположены симметрично по левую и правую стороны относительно центра пика полного поглощения приборного спектра дифференциального распределения энергии гамма-линии рабочего либо реперного источника ионизирующего излучения, С выхода двухканального амплитудного дифференциального дискриминатора со смежными окнами импульсы, попавшие в его энергетические окна, поступают через первое устройство 8 вычитания и oткpыtый первый ключ 15 на вход регулирующего элемента 17, осуществляющего усреднение разностного сигнала с выхода

первого устройства вычитания и выработку сигнала управления коэффициентом передачи детектора 1 излучения.

Изменение коэффициента передачи де- тектирующего тракта, обусловленное воздействием температуры, обратимых и необратимых временных дрейфов и т.д., вызывает смещение положения центра пика поглощения приборного спектра на оси 0 энергией относительно стабильных значений уровней срабатывания амплитудных интегральных дискриминаторов. и соответственно изменяется соотношение среднего количества импульсов в единицу 5 времени в первом и втором окнах двухканального амплитудного дифференциального дискриминатора со смежными окнами.

При этом на выходе регулирующего элемента 17, осуществляющего усреднение 0 разностного сигнала первого устройства 8 вычитания, возникает отклонение уровня сигнала от установившегося значения. Это обуславливает соответствующее изменение коэффициента передачи детектирующего 5 тракта до значения, при котором среднее количество импульсов в первом и втором окнах двухканального амплитудного дифференциального дискриминатора со смежными окнами равно между собой, 0 При переходных процессах, связанных с включением источника питания, выведением из зоны контроля и последующим вве- дением в зону контроля источника ионизирующего излучателя, устройство не 35 может автоматически войти в режим стабилизации, а при быстрых изменениях параметров объекта контроля, обуславливающих изменение загрузки детектора, устройство стабилизации может выйти из устойчивого 40 состояния и не вернуться в его. Автоматические вхождения в режим стабилизации осуществляются дополнительным контуром обратной связи, обеспечивающим при переходных процессах автоматическую стабили- 45 зацию коэффициента передачи, основанном на сравнении сигналов средних скоростей счета последовательности импульсов, попавших выше энергетического уровня, расположенного в центре либо пра- 50 вее центра пика полного поглощения с опорным сигналом, и воздействии разностным сигналом на коэффициент передачи де- тектирующего тракта до момента сравниваемых сигналов.

55 При включении напряжения питания элемент 14 памяти устанавливается в состояние, при котором на его выходах будут логические сигналы, поступающие на управляющие входы первого 15 и второго 16 ключей, открывающие второй ключ 16 и

удерживающие в закрытом состоянии первый ключ 15. Выход второго устройства 9 вычитания через открытый второй ключ 16 соединяется с регулирующим элементом 17. образуя дополнительный контур обратной связи. Регулирующий элемент 17, осуществляющий усреднение разностного сигнала второго устройства 9 вычитания, устанавливает коэффициент передачи детектирующего тракта таким, при котором сигнал средней скорости последовательности импульсов, поступающих с второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 на первый вход второго устройства 9 вычитания, и опорный сигнал Ос, поступающий на второй вход устройства вычитания, равны и компенсируют друг друга.

Уровень опорного сигнал О с выбирается таким образом, чтобы при минимальной загрузке детектора излучения центр пика полного поглощения совпадал с уровнем срабатывания амплитудного интегрального дискриминатора (фиг. 2 диаграмма а), где: N - количество регистрируемых детектором излучения импульсов; Е - энергия излучения; EI. ЕО, Е2 - энергетические уровни ди скриминации первого, второго и третьего амплитудных интегральных дискриминаторов соответственно.

При этом выполняется условие

/ f(E)dE a,

ЕО

(E)dE /|2 f(E)dE, (E)dE-/|f(E),

или/t (E)dE ni f(E)dE

к,

где Ос - опорный сигнал; f(E) - функция, описывающая приборный спектр, М или К - уровень срабатывания первого порогового устройства 12.

Дополнительный контур стабилизации поддерживает постоянное количество импульсов, попадающих выше уровня срабатывания второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 независимо от интенсивности источника ионизирующего излучения, геометрии контроля и параметров объекта контроля.

При изменении загрузки детектора излучения от минимального значения до максимального рабочего значения центр пика полного поглощения захвата и вхождения в

режим автоматической стабилизации основного контура обратной связи, а именно, когда центр полного поглощения совпадает либо смещен влево на оси энергии относи- тельно уровня срабатывания второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 (фиг. 2 диаграмма б).

При этом выполняется условие

/ f(E)dE Ob,

15

/|Pf(E)(E)dE, (E)dE-/|2 f(E).

/I f(E)dE

илиni f(E)dE

к.

При отсутствии источника ионизирующего излучения в зоне контроля дополнительный контур обратной связи

устанавливает наибольший коэффициент передачи детектирующего тракта, заложенный с учетом максимально возможного уменьшения коэффициента передачи под воздействием дестабилизирующих факторов.

Уровень выходного сигнала измерителя 10 скорости счета после включения напряжения питания и при наличии источника излучения в зоне контроля возрастает от нуля

до значения, равного уровню опорного сигнала Ос . В момент достижения выходного сигнала измерителя 10 скорости счета значения, равного уровню опорного сигнала Ос, второе пороговое устройство 13 изменяет

свое состояние и фронтом выходного сигнала переводит элемент 14 памяти во второе устойчивое состояние. Соответственно на выходе элемента 14 памяти уровни сигналов меняются, закрывая второй ключ 16 и открывая первый ключ 15. При этом выход первого устройства 8 вычитания через открытый первый ключ 15 соединяется с входом регулирующего элемента 17, образуя

таким образом основной контур обратной связи.

При работе данного устройство быстрое изменение загрузки детектора излучения либо другие внешние возмущающие воздействия могут вывести систему стабилизации из устойчивого состояния. При этом, в случае, если пик полного поглощения оказывается правее уровней дискриминации первого, второго и третьего амплитудных интегральных дискриминаторов, может произойти захват основным контуром стабилизации по провалу в спектре, например, между комптоновским излучения (фиг. 2 диаграмма в).

При этом выполняется условие

f, f(E)dE Ос,

. fE2

- EO

f(E)dE.

rOO

/ f(E)dE- III f(E)dE M.

или

ni f(E)dE

K.

Соответственно разность среднего количества импульсов, поступающих на первый вход измерителя 11 разности скоростей счета со схемы 7 антисовпадений и на второй вход с второго амплитудного интегрального дискриминатора 4 изменяется не менее чем в два раза и превышает уровень срабатывания М или К первого порогового устройства 12. При этом выходной сигнал первого порогового устройства устанавливает элемент 14 памяти в первое устойчивое состояние.

При этом ypOBHflMf/i уг1,)эа,..их логических сигналов элемента 14 памяти первый ключ закрывается, а второй ключ 16 открывается, соединяя выход второго устройства 9 вычитания с входом регулирующего элемента 17. Дополнительный контур обратной связи будет изменять коэффициент передачи дете1аг/1рую1цего тракта до те.ч пор, пока не установит центр пика полного поглощения левее уровня срабатывания второго плитудного интегрального дискриминатора 4. Соответственно выходной сигнал измерителя 10 скорости счете уменьшается до уровн, адекватного опорному сигналу, и вызывает срабатывание второго порогового устройства 13, фронтом выходного сигнала которого элемент 14 памяти переходит во второе устойчивое состояние.

В устройстве минимальная загрузка детектора излучения ограничена только статистической погрешностью сигнала, Максимальное значение загрузки детектора излучения ограничено временным разрушением функциональных узлов, входяш,их в детектирующий тракт.

При данном способе стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта в качестве опорного сигнала наиболее целесообразно использовать пик полного поглощения моноэнергетической или наиболее высокоэнергегической линии рабочего или реперного источника ионизирующего излучения.

Формула изобретения 1. Способ автоматической стабилиза- ции коэффициента передачи детектирующего тракта, заключающийся в сравнении сигналов средних скоростей счета двух последовательностей импульсов в энергетических окнах и управлении разностным 0 сигналом средних скоростей счета двух последовательностей импульсов коэффициентом передачи детектирующего тракта до момента равенства сигналов средних скоростей счета двух последовательностей им- 5 пульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и надежности вхождения в режим стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования, сравнч вают сигнал 0 средней скорости счета последовательности импульсов, попадающих выше энергетического уровня, расположенного в центре . либо правее центра пика полного поглощения, с опорным сигналом, а также с сигналом 5 средней скорости счета последовательности импульсов, попадающих в энергетическое окно, расположенное на высокоэнергетическом cscnoHe пика полного поглощения, при этом при сигнале средней скорости счета последо- 0 вательности .импульсов, попадающих выше энергетического уровня, расположенного в центре либо правее центра пика полного поглощения, меньшем опорного сигнала или большем фиксированных величин отноше- 35 ния или разности сигналов средней скорости счета в энергетическом окне, расположенном на правом склоне пика полного поглощения, управляет коэффициентом передачи детектирующего тракта с 40 помощью разностного сигнала между средней скоростью счета последовательности импульсов, энергия которых выше выбранного порогового уровня, и опорным сигналом до момента их равенства, а при их 45 равенстве управляют коэффициентом передачи детектирующего тракта разностным сигналом между средними скоростями счета двух последовательностей импульсов в энергетических окнах, расположенных на 50 склонах пика полного поглощения.

2. Устройство автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта, содержащее детектор излучения с источником питания, усилитель-формирова 55 тель, двухканальный амплитудный дифференциальный дискриминатор, содержащий три амплитудных интегральных дискриминатора и две схемы антисовпадений, каждая из которых состоит из D-триггера и элемента ИЛИ, первое устройство вычитания, регулирующий элемент, измеритель разности скоростей счета, причем детектор излучения через усилитель-формирователь соединен с входами первого, второго и третьего амплитудных интегральных дискриминаторов, а выход первого амплитудного интегрального дискриминатора соединен со счетным входом первого 6-триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго амплитудного интегрального дискриминатора соединен с установочным входом первого Ь-триггера, первым входом второго элемента ИЛИ и счетным входом второго D- триггера, а выход третьего амплитудного интегрального дискриминатора соединен с установочным входом второго D-триггера, D-входы первого и второго D-триггеров соединены с общей шиной, выход первого D- триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого устройства вычитания, выход второго D-триггера соединен с BTOpbiM входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого устройства вычитания и с первым входом измерителя разности скоростей счета, а выход регулирующего элемента соединен с управляющим входом детектора излучений, отличающееся тем, что, с

целью повышения точности стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования, в него введены второе устройство вычитания, измеритель скорости счета, два пороговых устройства, элемент памяти и два ключа, причем выход первого устройства вычитания через первый ключ соединен с входом регулирующего элемента и выходом второго ключа, а первый вход второго устройства вычитания, вход измерителя скорости счета и второй вход измерителя разности скоростей счета соединены с выходом второго амплитудного интегрального дискриминатора, второй вход второго устройства вычитания подключен к источнику опорного сигнала, а выход второго устройства вычитания соединен с информационным входом второго ключа, выход измерителя разности скоростей счета соединен с входом первого порогового устройства, выход которого соединен с первым входом элемента памяти, а выход измерителя скорости счета соединен с входом второго порогового устройства, выход которого соединен с вторым входом элемента памяти, причем первый выход элемента памяти соединен с управляющим входом первого ключа, а второй выход - с управляющим входом второго ключа.

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиационному приборостроению и применяется в радиометрической и спектрометрической аппара- турах. Цель изобретения - повышение точности стабилизации и надежности вхождения в режим стабилизации за счет введе- ния дополнительного контура регулирования. В способе автоматической стабилизации, основанном на сравнении сигналов скоростей счета (СС) двух последовательностей импульсов в энергетических окнах, расположенных на склонах пика полного поглощения (ППП) симметрично отноИзобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиоизотопному приборостроению и может быть использовано преимущественно в радиометрической и спектрометрической аппарЭ турах с применением сцинтилляционных детекторов ионизирующего излучения. Целью изобретения является повышение точности стабилизации и надежности сительно его центра, и управлении разностным сигналом коэффициентом передачи (КП) детектирующего тракта до момента равенства сигналов СС, непрерывно сравнивают сигнал скорости счета последовательности импульсов (ССПИ), попавших выше энергетического уровня (ЗУ), расположенного выше ранее выбранного порогового уровня, с .опорным сигналом (ОС), а также с ССПИ, попавшей в окно, расположенное на более высокоэнергетическом (правом) склоне ППП, при этом, если сигнал ССПИ, попавший выше ЗУ, расположенного выше ранее выбранного уровня, меньше ОС или больше фиксированных величин отношения или разности ССПИ в окне, расположенном на правом склоне ППП, управление осуществляют разностным сигналом между ССПИ, попадающих выше ЗУ. расположенного в центре либо правее центра ППП. и ОС до момента их равенства, а в момент их равенства осуществляют переход на управление разностным сигналом между ССПИ в окнах, расположенных на склонах ППП. В устройство дополнительно введены устройства вычитания, измеритель скорости счета, два пороговых устройства, элемент памяти и два ключа. 2 с.п. ф-лы. 2 ил. вхождения в режим автоматической стабилизации за счет введения дополнительного контура регулирования. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматической стабилизации коэффициента передачи детектирующего тракта, реализующего данный способ стабилизации; на фиг. 2 - (диаграммы а. б. в) - модели приборных О о (Я СХ) о ел

Фиг,1

Ж

fif

а

f Q i

fl

fPi/g.2