Способ определения интегральной нелинейности установки амплитуды импульсных источников сигналов Советский патент 1980 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к эпектроиэмерительной технике и может быть использо вано для определения интегральной нелинейности генераторов импульсов стабильной амплитуды для спектрометров и других устройств подобного назначения. Известен способ определения амплитуд ной нестабильности импульсных источников сигнала, основанный на 1измерении ам плитудных распределений от проверяемого источника и источника импульсов двух высокостабильных амплитуд, в котором нестабильность амплитуды определяют по изменению относительного положения максимума амплитудных распределений, обусловленного одновременной регистрацией i импульса проверяемого источника и источника высокостабильных амплитуд ll. Недостатком способа является низкая точность измерения амплитудной нестабильности импульсных источников сигнала. Известен также способ измерения инттральной нелинейности установки амплитуды выходных импульсе импульсного источника сигналов, основанный на сравнении исследуемого сигнала с опорным. Представление об интегральной нелинейности установки амплитуды составляют по измеренным мгновенным значениям периодических импульсных напряжений. Значение интегральной нелинейности вычисляют по известному соотношению как отношение максимального отклонения значений амплитуд выходных импульсов от линейной градуирсвочной характеристики, проведенной через экспериментальные г точки по методу на меньших квадратов к максимальному значению напряжения в диапазоне амплитуд выходных импульсов исследуемотхэ импульсного источника 2., Однако известный способ имеет недостаточную точность измерения, обусловленную погрешностью, возникающей при изм&рении мгновенных импульсных значений напряжения, которая обусловлена нестабильностью измерительного тракта. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения интеграпьной непинейности установки амплитуды импупьсных источников сигналов. Указанная цепь достигается тем, что в способе определения интегральной нелинейности установки амплитуды импульсных источников сигналов, основанном на сравнении исследуемого сигнала с опорным и определении искомой величины по соотношению исследуемого и опорного сигналов, одновременно набирают спектр измеряемого сигнала последовательным устансжлением амплитуды выходнык импульсов импульсного источника сигнала с периодом времени, меньшим среднеЪо времени неста бильности измерительного тракта, и спектр опорного сигнала от образцовых спектрометрических гамма-источников, строят градуировочные характеристики измерительного тракта и суммарную импульсного источника сигналов и измерительного тракта, аппроксимируя по методу наименьших квадрате измеренные точки набранных спектров, выделяют срав нением построенных характеристик нелинейную часть характеристики импульсного источника сигналов, по которой определяют интегральную нелинейность установки амплитуды импульсного источника сигналов. На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит набор образцовых спектрометрических гамма-источников 1, излучение которых регистрирует детекто 2 с источником 3 смещения, к детектору подключен предусипитель 4, другой вход которого соединен с выходом генератора 5 импульсов стабильной амплитуды, выхо предусилителя через формирующий усилитель 6, аналого-цифровой преобразоватетт 7 и многоканальный амплитудный анализа тор 8 импульсов соединен с устройством 9 вьшода информации. Способ реализуется следующим образом. Набирают одновременно спектр от образцовых спектрометрических гамма-источников 1 и от исследуемого импульсно го источника сигналов - генератора 5 им пульсов стабильной амплитуды. Сигналы с выходов детектора 2 и генератора 5 импульсов стабильной амплитуды поступа ют на соответствующие входы предусилителя 4, в котором прсжсходит их суммирование и предварительное усиление, С выхода предусипителя 4 сигналы суммарного спектра поступают ; на формирующий усилитель 6 и далее - на вход аналогоцифрового преобразователя 7, с выхода которого сигналы в цифрсжой форме поступают на многоканальный амплитудный анализатор 8 импульсе и устройство 9 вывода информации, включающее в себя цифропечатаюший блок и блок вьшода данных на перфоленту. По результатам измерений находят положения максимумов пиков амплитудных распределений и строят зависимосп положений максимумов пиков амплитуды от энергии соответствующей гамма-линии (Е). Экспериментальные точки аппроксимируют полиномом по методу наименьших квадратов. Затем строят зависимость положения максимумов пиксж генератора от значения отсчетного устройства G( f ), которую также аппроксимируют полиноме. Полиномы N(E) и G ( Ч ) представляют в виде: H(E)NQth E 4-viiEl(i G,(4)--G,,.(4), iS.) где No,NiiQo,G - соответственно коэффициенты «при прямых аппроксимирующих/ 1( - нелинейные части. Аналогичным образом представтшют характеристику генератора Е(ЧГ-Ео Е Ч еСЧ), (61 где Е СЧ) - зависимость амплитуды выходного импульса генератора от состояния отсчетного устройства; ЕО Б - коэффициенты при прямых аппроксимирующих, е (t()- нелинейная часть. Так как G(.f)(Ч), то из (1) и (2) следует, что . - . Gi -TN %( Разложив и(Е) в ряд Тейпора м оставив лишь два члена ряда, получаем .if + eC) n()h(,4)e(4) 5 Так как И(Е) - гладкая функция, то величина линейного члена равна . b(Eo-tE,f) п , где Е - диапазон существенного измене кия и(Е), а значение &() - нелин ной части характеристики генератора сосгавляет менее 1% значения И (Е), Таким образом, п Ео- -Е Ч- еС1 Л-nUo- Ei) Тогда выражение для e(f) в упрощенном виде с()-и() ew-, откуда по известному соотношению расс тьтают интегральную нелинейность импу сного (ИНЛ) источника сигналов ИНЛ-- ,ax Предлагаемый способ определения интегральной нелинейности установки ампл туды импульсных источников питания по воляет проводить более высокоточные и быстрые измерения по сравнению с извес йым способом за счет ликвидации нестабильности измерительного тракта. Одновременно повышается чувствительность измерительного тракта за счет одновременного набора и обработки спектра обо их сигнале. Формула изобретения Способ определения интегральной нелинейности установки амплитуды импульсных источн КОБ сигнолов, сюнованный на .сравнении исследуемого сигнала с опорным и определе1шн искомой величины по ;оотношению исследуемого и опорного сигналов, отп и чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, OAHODpesfSHHO набирают спектр измеряемого сигнала поспедовательным устансжлением амплитуды выходных импульсов импульсного источника сипнала с периодом времени, меньшгпуг среднего времени нестабипьносто измерительного тракта, и спектр опорного сигнала от образцовых спектрометрических гаммаисточников, строят градуировочные характеристики измерительного тракта и суммарную - импульсного источника и измерительного тракта, аппроксимируя по методу наименьших квадратов H3NfepeHные точки набранных спектров, выделяют сравнением построенных характеристик нелинейную часть характеристики к-.шуль сного источника сигналов, по которой определяют интегральную нелинейность установки амплитуды имп пьсного источника сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 338855, кл. G О1 R 19/ОО, 1969. 2. Абросимов И. Л. , Крынин Н. М., Неустроев Л. С., Шумейко Л. В. Прибор для измерения мгновенных значений импульсных напряжений. - Измерительная техника , 1970, № 7, с. 48-50.