Устройство для ядерно-геофизического анализа комплексных руд Советский патент 1982 года по МПК G01V5/00 G01T1/36 

(5t) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЯДЕРНО-ГЕОФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КОМПЛЕКСНЫХ РУД

Изобретение относится к ядерной геофизике и электронике и может быть использовано при создании ядерно-гео физической аппаратуры, например приборов для рентгенорадиометрического анализа комплексных руд, предназначе ных для реализации компенсационных способов, где необходима система, обеспечивающая произвольную и высоко частотную установку границ энергетических интервалов, а также высокую стабильность их положения во времени Аналогичные требования возникают и при использовании других ядерно-геофизических методов, основанных на спектрометрии ядерных излучений. Известно устройство для ядерногеофизического анализа комплексных |РУД, представляющее собой одноканаль ный анализатор, содержащий дифференциальные дискриминаторы и схему анти совпадений с выходом на счетное устройство, амплитуда анализируемых импульсов сравнивается с опорным напря жением в пороговых устройствах. Величина опорного напряжения задается с помощью резистивного делителя и изменяется путем последовательного подключения к выходам делителя Til. Существенным недостатком одноканального анализатора является низкая производительность, так как для проведения подобного анализа необходимо длительное время. Известно устройство для ядерногеофизического анализа на основе многоканального анализатора, построеннона по этому же принципу, содержащего дифференциальные дискриминаторы, измеряющие амплитуду сигналов на различных уровнях, регистрация импульсов в каналах ведется автономными счетными устройствами, и амплитуда регистрируемых импульсов сравнивается с несколькими уровнями опорного напряжения одновременно 2}. Невозможность учесть все дестабилизирующие факторы, влияющие на работу пороговых устройств, делает неперспективным применение анализаторов построенных по такому принципу, для реализации компенсационных методик.

Из известных устройств для ядерногеофизического анализа на основе исследования амплитудного спектра наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь напряжения в цифровой код. Устройство содержит схему сравнения, триггер, генератор тактовых импульсов, вентиль, счетчик и преобразователь - напряжение - код. При использовании в качестве амплитудного анализатора в известное устройство входит блок логики и устройство выборки и хранения входного сигнала. При этом генератор тактовых импульсов через вентиль подключен ко входу счетчика, выход схемы выборки и хранения соединен с одним из входов схемы сравнения и с одним из установочных входов триггера, другой установочный вход которого соединен с выходом схемы сравнения и. с блоком логики, а выход триггера соединен со входом управления вентиля 3. Непригодность известных устройств для реализации компенсационных методик определяется следующим. Из принципа построения таких устройств видно, что точность измерения амплитуд (и, следовательно, точность определения границ выделяемого участка спектра) зависит от шага квантования. Повышение точности любым из известных способов приводит к существенному усложнению электрической схемы и, как следствие, к увеличению потребления, габаритов и массы устройства, что неприемлемо для полевой аппаратуры. Цель изобретения - обеспечение про извольной и высокоточной установки границ энергетических интервалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ядерно-геофизического анализа комплексных руд, пред ставляющее собой амплитудный анализатор и содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный через вентиль ко входу счетчика, схему выборки-хранения, выход которой соединен с первым входом схемы сравнения и с одним из установочных входов триггера, другой установочный вход которого соединен с выходом схемы сравнения и с

блоком логики, а выход триггера соединен со входом управления вентиля, введены преобразователь двоично-десятичного кода в десятичный, токовые ключи с цепями регулировки токов ключей, число которых равно числу выходов преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, общая нагрузка токовых ключей, причем выходы каждого из разрядов счетчика соединены с соответствующими входами преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, каждый из выходов которого соединен с соответствующим входом блока логики и с одним из входов токовых ключей, вторые и третьи входы которых соединены с шиной опорного напряжения, причем вторые входы соединены непосредственно, а третьи входы - через цепи регулировки тока ключей , выходы ключей соединены между собой, с общей нагрузкой и вторым входом схемы сравнения.

На фиг. 1 представлена блок-схема j/стройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства. Реальный амплитудный спектр (фиг.2а) полученный от комплексной руды, содержит область I - амплитудное распределение сигналов от реперного источника, области II и Ш - участки, выделенные для анализа. Полный опорный сигнал (фиг. 2 б) сформируется на общей нагрузке токовых ключей в том случае, если амплитуда сигнала окажется выше верхней границы диапазона. Вид опорного сигнала для случая, .когда входной сигнал превышает уровень Ua 1 но не достигает уровня О,, изображён на фиг. .28 Устройство для ядерно-геофизического анализа комплексных руд содержит генератор 1 тактовых импульсов, вентиль 2, счетчик 3, триггер k, преобразователь 5 двоично-десятичного кода, схему сравнения 6, регулирующие цепи 7.1,7.2-7N,8.1,8.2 - 8.N, схему выборки-хранения 9 общую нагрузку 10, блок логики 11. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает на схему выборки-хранения 9, в которой его амплитуда запоминается на время, необходимое для срабатывания всех узлов устройства. .С выхода схемы выборкихранения сигнал поступает на один из входов схемы .сравнения 6 и на один из установочных входов триггера Ц. Триггер + устанавливается в. такое со стояние, при котором вентиль 2, соед ненный с его выходом, открывается. Тактовые импульсы от генератора 1 че рез открытый вентиль 2 поступают на вход счетчика 3- Выход каждого разря да счетчика соединен с соответствующим входом преобразователя 5 двоично десятичного кода В; десятичный и,еле довательно, на выходах преобразовате ля 5 в порядке следования тактовых импульсов появляются импульсы, длительность которых равна периоду следования тактовых импульсов (фиг.25 и в). Каждый из выходов преобразователя 5 соединен с блоком логики 11 и с одним из ключей 8,1,8.2 - 8.N, Таким образом, с приходом первого тактовог импульса открывается ключ 8.1, в момент прихода второго тактового импульса закрывается ключ 8,1 и открывается ключ 8.2 и т.д. Токи от источ ника опорного напряжения, протекая через открытые ключи, создают на общей нагрузке уровни опорного сигнала и,и,- и (фиг. 2) , из которых в результате формируется полный опорны сигнал. Величина отдельного уровня определяется током, протекающим по .ключу, который регулируется с помой ью регулирующих цепей 7.1, 7.2-7.N (например, переменный резистор). В ка честве примера ключа с управляемым стабилизированным током можно привести дифференциальный усилитель в интегральном исполнении типа 1 УТ771. Независимость уровней друг от друга определяется тем, что в каждый данный момент времени (не считая моментов переключения) открыт только один ключ. Влияние на форму опорного сигнала взаимодействия токов различных ключей в общей нагрузке, возникающее за счет конечности фронтов импульсов, зависит от максимальной частоты следования тактовых импульсов и от скоростных свойств используемых деталей. Опорный сигнал, сформированный на общей нагрузке 10, поступает на вход схемы сравнения 6, Если, например, амплитуда входного сигнала окажется между уровнями И . и И с (фиг. 25), то с приходом пятого тактового импульса схема сравнения сработает и вернет первый триггер 4 в состояние, при котором вентиль 2 заперт, и одновременно счетчик 3 вернется в исходное состояние (цепь сброса для простоты рисунка на фиг. 1 не показана). В блоке логики 11 по совпадениям сигналов от схемы сравнения 6 и преобразователя 5 формируется импульс записи в регистрирующие устройства. Для случая, изображенного на фиг. 26 , блок логики не выдает импульсы записи , и с приходом восьмого тактового импульса схема возвращается в исходное положение. В предлагаемом устройстве вырабатывается последовательность плавно регулируемых опорных уровней (сигналов), сравниваемых с пришедшим импульсом. Интервал между двумя уровнями аналогичен дифференциальному каналу, а сами уровни - пороговым устройствам. Таким образом, система обеспечивает возможность установки границ энергетических интервалов в произвольной точке и с высокой точностью. Устройство позволяет с большой эффективностью использовать реперную стабилизацию положения спектра на энергетической шкале, благодаря тому, что опорные уровни для выделения сигналов от реперног-о источника являются частью общего опорного сигнала и, что самое важное, сравнение всех опорных уровней с амплитудой сигнала производится на одном пороговом устройстве. Именно то, что сравнение опорных уровней с амплитудой сигнала производится на одном пороговом устройстве, позволяет утверждать, что нестабильность относительного расположения границ во бремени сведена к минимально возможной, т.е. к той нестабильности, которая может возникнуть из-за того, что каждый опорный уровень формируется своим ключом (каждый из которых должен содержать стабилизатор тока). В предлагаемом устройстве система сравнения прекращает свою работу, как только пришедший импульс оказывается между двумя опорными уровнями. Такое свойство системы позволяет вырабатывать полный опорный сигнал по программе, которая учитывает частоту следования приходящих импульсов- в изучаемых энергетических интервалах: сначала выбираются опорные уровни для сравнения с импульсами тех амплитуд, которые проходят наиболее часто, затем для тех из них, частота прихода которых все меньше и меньше. 79 Это обеспечивает высокое быстродействие системы. Формула изобретения Устройство для ядерно-геофизического анализа комплексных руд, представляющее собой амплитудный анализатор и содержащее генератор тактовых , импульсов, подключенный через вентиль ко входу счетчика, схему выборки-хранения, выход которой соединен с первым входом схемы сравнения и с одним из установочных входов триггера, другой установочный вход которого соединен с выходом схемы сравнения и с бло ком логики, а выход триггера соединен со входом управления вентиля, о т личающееся тем, что, с целыо повыщения точности установки границ энергетических интервалов, в него введены преобразователь двоичнодесятичного кода в десятичный, токовые ключи с цепями регулировки токов ключей, число которых равно числу выходов преобразователя двоично-десятич ного кода в десятичный, общая нагруз9ка токовых ключей, причем выходы каждого ,из разрядов счетчика соединены с соответствующими входами преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, каждый из выходов которого соединен с соответствующим входом блока логики и с одним из входов токовых ключей, вторые и третьи входы, которых соединены с шиной опорного напряжения, причем вторые входы соединены непосредственно, а третьи входы |через цепи регулировки тока ключей выходы ключей соединены между собой, с общей нагрузкой и вторым входом схемы сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 7. Горн А.С., Крашенинников И.С Казанов Б.И. Электроника в спектрометрии ядерных измерений. М., Атомиздат, 1963, с. k3. 2.Ковальский Е. Ядерная электроника. М,, Атомиздат, 1977, с. 17. 3.Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., Энергия, 1970, с. 30 (прототип).

К ptiutrnpaffiopOH йл f . ffl