Теледозиметрическое устройство Советский патент 1977 года по МПК G01T1/17 G01T7/00 

1

Изобретение относится к областям телемеханики, дозиметрии и экспериментальной ядерной физики и может быть использовано для дистанционного измерения уровня ионизирующего излучения с передачей результатов по телеканалам связи.

Известно теледозиметрическое устройство 1, которое используют для дистанционной передачи информации, содержащее детектор ионизирующего излучения, формирователь импульсов, группы схем совпадения, управляемый генератор, схемы ИЛИ, дешифратор, модулятор канала связи, триггеры. Устройство выполняет сжатие информации с детектора ионизирующего излучения и передачу ее в телеканал связи.

Известно теледозиметрическое устройство 2, которое можно использовать для дистанционного измерения и передачи дозиметрической информации, содержащее блок детектирования, подключенный через формирователь импульсов и двухпороговый блок к первому входу реле и к входу первого триггера, генератор, соединенный с одним входом первого элемента И, источник питания, подключенный ко второму входу реле, элементу ИЛИ, второму эле.менту И, и модулятор, соединенный с передатчиком, в котором преобразование («сжатие) входной информации осуществляется логарифматором-инт(гратором, выходное

напряжение которого преобразуется в частоту следования импульсов, зависящую от состояния регистратора. Частота процесса измерения и передачи информации задается с помощью

двух таймеров, содержащих большое количество оборудования. В то же время фиксирование частоты следования импульсов в регистраторе производится путем таймирования, что приводит к увеличению времени передачи, а это в свою очередь приводит к увеличению потребления электроэнергии от источников питания. Кроме того, преобразователь коданалог-код, состоящий из логарифмического интенсиметра, преобразователя тока в частоту и линейного интенсиметра, представляет собой аналоговые схемы сложные в настройке.

Цель изобретения - уменьшение энергопотребления, увеличение быстродействия и наден ности работы устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены формирователь номера, регистр, вычитатель, счетчик тактов, три элемента И, два триггера и блок запрета, соединенный непосредственно со входами второго и третьего триггеров, со входом формирователя импульсов и генератором, подключенным ко второму элементу И и через последовательно соединенные первый злемент И и элемент

ИЛИ к иерво.му входу регистра, через второй

элемент PI - ко второму входу регистра, к третьему элементу И и через вычитатель - к третьему входу регистра, связанного первым выходом с модулятором, вторым и третьим - с двумя входами двухпорогового блока, четвертым- с другим входом третьего элемента И, пятым - с входами четвертого и пятого элементов И, другне входы которых подключены к выходам второго триггера, причем выходы подключены соответственно к четвертому входу регистра и его пятому входу, соединенному через счетчик тактов с другим входом второго триггера и с третьим входом реле, а выход третьего элемента И подключен через формирователь номера к шестому входу регистратора и к входу вычитателя, и непосредственно к другим входам первого и третьего триггеров, единичные входы которых соответственно соединены с другим входом счетчика тактов и другим входом первого элемента И, а нулевой выход третьего триггера - с другим входом второго элемента И.

Такое выполнение устройства позволяет совместить функции таймирования, накопления информации, ее логарифмического сжатия и сопряжения с передающим трактом и выполнять их с помощью одного регистра.

На чертеже изображена блок-схема описываемого теледозиметрического устройства.

Блок детектирования 1 подключен через формирователь импульсов 2 к двухпороговому блоку 3 и через последовательно соединенные блок запрета 4 и элемент ИЛИ 5 к регистру 6. Два других входа двухпорогового блока 3 подключены к двум выходам регистра 6, а выход - к первому входу реле 7, входу блока запрета 4 и входу триггера 8. Генератор 9 подключен к другому входу блока запрета 4, а через элемент И 10 к другому входу элемента ИЛИ 5, а через элемент И 11 - к вычитателю 12, элементу И 13 и другому входу регистра 6. Единичный выход триггера 8 соединен с элементом И 10. Выход элемента И 13 нодключен к формирователю номера 14 и входам триггеров 15 и 8. Единичный выход триггера 15 соединен со счетчиком тактов 16, а нулевой выход - с другим входом элемента И 11. Выход счетчика тактов 16 подключен ко входу триггера 17 и ко входу реле 7. Другой вход триггера 17 подключен ко входу триггера 15 и выходу блока запрета 4. Единичный и нулевой выходы триггера 17 соединены со входами элементов И 18 и И 19, а выходы последних подключены к регистру 6. Другие входы элементов И 18 и 19 соединены с регистром 6. Выход формирователя номера 14 подключен к регистру 6 и через вычитатель 12- также к регистру 6. Выход источника питания 20 соединен с реле 7.

Вход модулятора 21 подключен к выходу регистра 6, а выход - к передатчику 22.

Блок занрета 4 содержит схему старт-стоп 23, триггер 24 и элемент И 25. Регистр 6 содержит счетно-сдвиговые регистры 26, 27, 28

и элемент ИЛИ 29. Счетчик тактов 16 содержит счетчик 30 и элемент И 31.

Теледозиметрическое устройство имеет два режима работы: режим таймирования и режим измерения и передачи информации. Цеии питания блока детектирования, формирователя имиульсов, регистра, блока запрета, двухпорогового блока, трех триггеров, двух элементов И и элемента ИЛИ соединены с источНИКОМ питания иостоянно, а всех остальных

блоков - через нормально разомкнутые контакты реле и подключаются только в режиме измерения и передачи. Устройство работает следующим образом.

Равномерная последовательность импульсов с блока детектирования 1 (содержащего, например, ионизационную камеру со схемой заряд-разряд) поступает в формирователь импульсов 2, где они формируются по амплитуде и длительности. Частота следования импульсов пропорциональна мощности экспозиционной дозы гамма-излучения. Сформированные импульсы поступают на входы схемы стартстоп 23 блока запрета и двухпорогового блока 3. Время таймирования определяется сравнением частоты с выхода формирователя импульсов 2 с пороговой уставкой двухпорогового блока 3. Если порог превыщен, то время таймирования малое, если нет, тобольщое. Интервалы таймирования формируются регистро.м 6 путем пересчета импульсов с генератора 9. Импульсы Поступают через элемент И 10, элемент ИЛИ 5 на вход регистра 6. Триггер 17 при этом находится в единичном состоянии. Иа вход элемента И 18 с триггера 17 иоступает разрещение, а па вход элемента И 19 - запрет. Через элементы ИЛИ 29 и И 18 проходят счетные импульсы с выхода счетносдвигового регистра 26 на вход счетно-сдвигового регистра 27. Пересчет выполняется счетно-сдвиговыми регистрами 26, 27 и 28. Таймерная отметка с меньшим периодом следования формируется на выходе счетно-сдвигового регистра 27, а с большим - на выходе счетносдвигового регистра 28. Таймерные отметки поступают в двухпороговый блок, имеющий различные пороги срабатывания и отпускания. Выбранная с помощью двухпорогового блока 3 таймерная отметка поступает на входы реле 7, схемы старт-стоп 23 и iR-вход триггера 8. Триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, и поступление импульсов в регистр 6 прекращается. Триггеры регистра 6 устанавливаются в нулевое состояние. Реле 7 включает питание всех блоков, цепи питания которых отключены на время таймирования. Схема старт-стоп 23 выделяет два соседних импульса, поступающих с выхода формирователя импульсов 2. Один из них «старт поступает

на вход триггера 24. Импульсы с генератора 9 через элемент И 25, блок запрета 4, элемент ИЛИ 5 начинают заполнять регистр 6. Второй импульс «стоп поступает на R - вход триггера 24 и устанавливает его в нулевое состояние. Набор импульсов прекращается. Число

импульсов, набранных в регистр б, пропорционально периоду следования импульсов с формирователя импульсов 2, т. е.

f -А

Т„

/д

где N - число импульсов, поступившее в регистр 6,

Гд - период следования импульсов с выхода формирователя импульсов 2, fr- частота следования импульсов с генератора 9,

/д- частота следовапия импульсов с выхода формирователя импульсов 2. При выборе коэффициеита пропорциональности К между частотой /д с выхода блока детектирования и измеряемой мощностью Р экспозиционной дозы гамма-излучения, равным 1, что, как правило, обеспечивается схемой блока детектирования. Значения /д и Р численно равпы, т. е.

- , отсюда

Лили

log я log/г -log/V.

Реализация этого выражения и дает значение измеряемой величины Р в «сжатом логарифмическом виде. Величина /г является константой. Основание логарифма выбрано равным 2, так как получение Iog2 любого числа N, записанного в регистр 6, осуществляется его сдвигом в стороиу старших разрядов. Значение частоты выбрано кратным числу 2 и постоянно записано в вычитателе 12 в виде характеристики. Реализация выражения loga/r-log2N выполняется после поступления команды «стоп на R - входы триггеров 15 и 17. При этом начинается сдвиг числа, записанного в счетпо-сдвиговых регистрах 26 и 27 в сторону старших разрядов, т. е. получение его логарифма. Сдвиговые импульсы поступают с генератора 9 через элемент И 11 в регистр 6, в вычитатель 12 и на элемент И 13. Сдвпг продолжается до появления единицы в старщем разряде счетно-сдвигового регистра 27. Одновременно из характеристики числа Iog2/r в вычитателе 12 происходит вычитание характеристики числа log2A, т. е. число сдвигов равно характеристике числа log, а в счетпо-сдвиговом регистре 27 располагается характеристика числа loggP. После появлеиия единицы в старшем разряде счетно-сдвигового регистра 27 на выходе элемента И 13 формируется команда, устаиавливающая триггер 15 в единичное состояние и записывающая в счетно-сдвиговый регистр 28 через формирователь номера 14 номера теледозиметрического устройства, а через вычитатель 12 - характеристику числа Iog2P. С триггера 15 на вход элемента И 11 поступает запрет, а иа вход элемента И 31 -разрешение. С выхода триггера 17 на вход элемента И 18 поступает разрешение. Далее начинается процесс вывода результата измерения путе.м сдвига характеристики и мантиссы из регистра 6 через модулятор 21 на передатчик 22 в канал связи. Так как частота генератора 9 больше допустимой скорости передачи канала связи, то импульсы с генератора 9 поступают через эле.менты И 10 и ПЛИ 5 на счетный вход счетно-сдвигового регистра 26 и Пересчитываются. С выхода счетно-сдвигового регистра 26 имп)льсы поступают через элементы ИЛП 29

и П 19 па сдвиговый вход счетно-сдвигового регистра 27 и через элемент П 31 в счетчик 30. Счетчик 30 имеет объем, равный числу передаваемых разрядов. После вывода необходимого числа разрядов из регистра 6 в модулятор 21 на выходе счетчика 30 иоявляется команда, устаиавливающая триггер 17 в единичное состояние. При этом закрывается элемент И 19 и открывается элемент И 18, т. е. регистр 6 полностью работает как счетчик,

обеспечивая таймерный режим. Этой же командой реле 7 отключает блоки, не работающие в режиме тай.мировапия.

Формула изобретения

Теледозиметрическое устройство, содержащее блок детектирования, подключенный через формирователь импульсов и двухпороговый блок к первому входу реле и к входу первого триггера, генератор, соединенный с

одним входом первого элемента И, источник питания, подключенный ко второму входу реле, элементу ИЛИ, второму элементу И, и модулятор, соединенный с передатчиком, отличающееся тем, что, с целью у.меньшепия

энергопотребления, увеличения быстродействия и надежности, в него введены фор.мирователь номера, регистр, вычитатель, счетчик тактов, три элемента И, два триггера и блок запрета, соединенный непосредственно со входами второго и третьего триггеров, со входом формирователя импульсов и генератором, подключенным ко второму элементу И и через последовательно соединенные первый элемент И и элемент ИЛИ к первому входу регистра,

через второй элемент И - ко второ.му входу регистра, к третьему элементу И и через вычитатель - к третьему входу регистра, связанного первым выходом с .модулятором, вторы.м и третьим -с дву.мя входами двухпорогового блока, четвертым выходом - со входом третьего эле.мепта И и пятым выходо.м с входа.ми четвертого и пятого элементов И, другие входы которых подключены к выходам второго триггера, причем выходы подключены

соответственно к четвертому входу регистра и его пятому входу, соединенно.му через счетчик тактов с другим входом второго триггера и с третьим входом реле, а выход третьего элемента И подключен через формирователь помера к шестому входу регистра и к входу вычитателя и непосредствеино к другим входа.м первого и третьего триггеров, единичные выходы которых соответственно соединены с другим входом счетчика тактов и другим входо.м первого элемента И, а нулевой выход

третьего триггера - с другим входом второго элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР №411409, М. Кл.2 G 01Т 1/02, 13.12.1971.

2.Авторское свидетельство СССР №237646, М. Кл.2 G 01Т 1/17, 7.02.1968 (прототип).