МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1968 года по МПК H03K25/12 

Известны многоканальные счетчики импульсов для измерения сигналов от детекторов ионизирующих излучений. При измерении числа сигналов, поступающих от ряда детекторов, или измерении распределения сигналов по какому-либо параметру обычно используется многоканальный счетчик импульсов.

Процесс измерения с помощью такого счетчика распадается на два этапа: накопление данных и их вывод. Таким образом, счетчик импульсов используется как устройство оперативной памяти, накапливающее сведения о числе импульсов, поступающих за определенный интервал времени (интервал усреднения). Необходимость усреднения информации обусловлена статистическим характером временного распределения сигналов, поступающих от детектора.

Для вывода зарегистрированных чисел с определенной точностью необходимо знание двух величин: номера старшего значащего разряда и кода числа в нескольких последующих разрядах. Число импульсов выражается как

где - номер старшего значащего разряда;

S - величина, равная 0 или 1 в зависимости от состояния разрядов, следующих за старшим значащим.

Число разрядов, следующих за старшим значащим (по направлению к младшим разрядам), состояние которых надо определить, зависит от требуемой точности. Например, для числа 000000000110101111 и (с 1%-ной точностью).

Подобный регистратор, включающий достаточное число разрядов, способен измерять как относительно малые, так и весьма значительные числа импульсов, приходящих по разным каналам за интервал измерения. Однако при выводе данных о всех разрядах чисел во всех каналах передается много ненужной (неэффективной) информации. Для больших чисел могут быть отброшены значения всех младших разрядов, кроме нескольких, необходимых для получения требуемой точности (обычно, кроме 4-5, из 16). Для малых чисел нет необходимости передавать все нули в старших разрядах, достаточно указать лишь номер старшего из значащих разрядов.

Предложенный многоканальный счетчик импульсов содержит запоминающую матрицу на многодырочных магнитных сердечниках, разрядные ключи, кольцевые счетчики-распределители, генератор импульсов опроса, триггеры двоичных счетчиков, линию задержки, усилители и ключевые схемы и отличается тем, что триггеры одного двоичного счетчика связаны с выходом разрядных ключей через нормально разомкнутую ключевую схему, а триггеры другого двоичного счетчика соединены через группу ключей, соединенных с кольцевым счетчиком-распределителем, который через нормально замкнутый ключ подключен к генератору импульсов опроса, причем нормально разомкнутый и нормально замкнутый ключи соединены с ключом выделения единиц, связанным с выходом разрядных ключей.

Эти отличия позволяют упростить устройство и увеличить отношение полезной информации ко всей передаваемой.

Структурная схема предложенного устройства изображена на чертеже, где:

1 - запоминающая матрица из многодырочных сердечников; 2 - ключи выбора каналов; 3 - генератор тока опроса; 4 - усилители чтения; 5 - разрядные ключи; 6 - реверсивный кольцевой счетчик-распределитель; 7 - линия задержки; 8 - нормально разомкнутый ключ; 9, 10 - триггеры двоичных счетчиков; 11 - ключевые схемы; 12 - кольцевой счетчик-распределитель; 13 - нормально замкнутый ключ.

Счетчик построен по принципу последовательного опроса состояния сердечников выбранного канала. Однако в отличие от опроса сердечников в процессе накопления данных, начинающегося с младших разрядов, опрос при выводе производится начиная со старших разрядов по направлению к младшим. Поэтому в качестве распределительного устройства используется реверсивный кольцевой счетчик 6 или реверсивный двоичный счетчик с дешифратором.

При выводе данных, накопленных в одном из каналов, замыкается соответствующий ключ 2, и генератор 3 вырабатывает серию импульсов тока опроса, поступающих во все сердечники выбранного канала. Сигналы, генерируемые в обмотках чтения, усиливаются усилителями 4 (состоянию «0» соответствует условно импульс отрицательной, а состоянию «1» - импульс положительной полярности).

В исходном состоянии открыт крайний правый ключ 5 и на точку а проходит импульс, считываемый с сердечника самого старшего разряда. Импульс опроса, сдвинутый во времени линией задержки 7, воздействует на распределительное устройство, изменяя его состояние. При втором импульсе опроса на точку а через соответствующий ключевой каскад поступит импульс считывания от сердечника следующего разряда и т.д. Таким образом, при воздействии импульсов тока опроса генератора 3 на сердечники в общей точке ключевых каскадов (в точке а) создается серия импульсов, полярность которых соответствует состояниям сердечников данного канала, последовательно, начиная от самого старшего к младшему.

Эта серия импульсов через нормально разомкнутый ключ 8 поступает на триггер 9 двоичного счетчика, чувствительный по запуску только к импульсам отрицательной полярности. Кроме того, эти импульсы подаются через ключи 11, пропускающие только импульсы положительной полярности, на несколько триггеров 10. Ключи управляются распределителем 12, так что в исходном состоянии проводит лишь левый ключ, не связанный с триггерами 10. Состояние кольцевого счетчика-распределителя (и, следовательно, номер проводящего ключа 11) изменяется под действием сдвинутых импульсов от генератора 3, однако, эти импульсы поступают на счетчик через нормально замкнутый ключ 13. Состояния ключей 8 и 13 изменяются на противоположные при появлении на выходе левого ключа 11 первого же импульса, т.е. при появлении в серии импульсов первого же импульса положительной полярности.

Итак, при опросе сердечников до выбора первого же сердечника с состоянием «1» (старшего значащего разряда) в серии импульсов будут отрицательные сигналы («0»). Счет числа этих нулей, т.е. определение номера старшего значащего разряда, производится триггерами 9. При появлении первого же положительного сигнала (определении первой «1») ключ 8 размыкается, и счет триггерами 9 прекращается. Одновременно замыкается ключ 13, и после каждого импульса генератора опроса 3 меняется состояние кольцевого счетчика-распределителя 12, меняется состояние ключей 11, и к точке а поочередно подключаются триггеры 10. Если в момент подключения очередного триггера в точке а действует положительный сигнал, то триггер меняет состояние. Таким образом, на триггеры 10 заносится состояние разрядов, следующих непосредственно за старшим значащим. Когда кольцевой счетчик-распределитель 12 доходит до последнего разряда, выходным сигналом осуществляется остановка генератора 3.

Таким образом, число, хранившееся в сердечниках определенного канала, оказывается занесенным на триггеры 9 и 10 в виде двух кодов: кода порядка числа (соответствующего характеристике двоичного логарифма) и кода величины числа (соответствующего мантиссе логарифма).

После считывания данных осуществляется сброс системы в исходное состояние. Введением дополнительного ключа можно отделять каскады обработки (точку а) от выхода ключей 5, т.е. после вывода данных на триггеры (процесса весьма короткого по времени) в течение всего времени передачи можно продолжать накопление данных регистратором.

Предложенное устройство проще в исполнении, чем известные, и позволяет сократить объем всей передаваемой информации при сохранении объема полезной информации.

Многоканальный счетчик импульсов, содержащий запоминающую матрицу на многодырочных магнитных сердечниках, разрядные ключи, кольцевые счетчики-распределители, генератор импульсов опроса, триггеры двоичных счетчиков, линию задержки, усилители и ключевые схемы, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и увеличения отношения полезной информации ко всей передаваемой информации, триггеры одного двоичного счетчика связаны с выходом разрядных ключей через нормально разомкнутую ключевую схему, а триггеры другого двоичного счетчика соединены через группу ключей, соединенных с кольцевым счетчиком-распределителем, который через нормально замкнутый ключ подключен к генератору импульсов опроса, причем нормально разомкнутый и нормально замкнутый ключи соединены с ключом выделения единиц, связанным с выходом разрядных ключей.