Счетчик фотонов

. Шелево детель.ство СС.С1/44, 1984,вано све- ироских астя по- ения тчик тор 2 ОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(Йб) 23,07.92. Бюл(56) Авторское свМ 1130746, кл. 6 01 Л Авторское свидетельство СССР %135 кл. 6 01,) 1/44; 1986.(57) Изобретение может быть использо для регистрации слабых и сверхслабых товых потоков в физике, лазерном зонд вании атмосферы, космиче исследованиях, спектроскопии, химии .рономии. Целью изобретения. являетс вышение точности путем увелич скорости накопления информации. Сч фотонов содержит ФЭУ 1, дискримина одноэлектронных импульсов. кольцево гистр 3 сдвига, блок 4 из И триггеров ф нов. оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5, сдвиговый регистр 6,триггер 7, вычислительное устройство 8 (ВУ), схему 9 синхронизации, триггер 10 режима, управляемый тактовый генератор 11, делитель 12 тактовой частоты на Гч,адресный счетчик 13 слов, адресный счетчик 14 битов. Момент поступления фотоимпульса определяется как 1 п= АОЙслова+ Мбит, где АОЯелова состояние адресного счетчика слов, соответст- вующее поступлению одного или болеео фотоимпульсов; Мбит - номер битов в слове с адресом АОВолова, в которых зарегистрировано поступление фотоимпульсов, представляющий собой позиционный адрес бит Мооа= 2 . В счетчике фотонов позиционный адрес битов преобразуется в двоичный и вместе с адресом слова (состояния счетчиков 13 и 14) используется как исполнительный. адрес, по которому в ОЗУ ВУ 8 прибавляется единица. Это сокращает время обмена информацией между ОЗУ 5 и ОЗУ ВУ 8, что повышает скорость накопления информации в целом. 1 ил,Ь 1 э)брете 3 ие мо)кет быль использованодля рс,гистрации слабых и сверхслабых светоБЬ)Х Г(ОТОКОВ( Г) 3)ИЗг 338, )аз 83)НОЯ ЗОНДИрованИИатмосфсрь 3, космичес 1 их исследованиях, спекгроско(3 ии, химии, астрономии и др,Цель)о изобретеия является повы(3)еНИ) Точ 110 СТИ ГЗУ 38 Ь (8833 ИЧ 813 ИЯ СКОРОСТИ Накопления информации,Ба чертеже представлена структурнаяСХЕМа ПРОДЛБГг)8 МО(ГО СЧЕТЧИКБ.,3(0) УПра("8(1 Ия Т" )яг" Г""р" З" э 31БЫХОДОМ( ПОДКЛ(ОЧБННОГО К Входам КОЛЬ(38 ВОГО рЯГИС Г 1)а 3, д(;ЛИТЕля 32 1 БК(ЭВС(йЧгз(СТОТ)(На 3, СДБИГОБО С 08 33 СТРБ О И а(3 ОЕС 3)ОГОСче)ЧИКг) 14 бИТОВ. РЫХО 3)1 Л КОЛЬЕВг)гв ОГ(4 стра 3 подкл 3 очс;111 поразрядно к вторымБ)одац бл 3)ка 4 из "13133 Г 13 р(эс( (3)с(тонов.БЫХОЛ ЦЕЛИТ 8"3 Я) Тк"(Овой (а 3 г)Г(- а МПОДКЛЮЧен К 3 г)ЕТСМу Б) ОД(г уПраВЛС 1333 ияОЗУ 5, входу упэа Б(ения сд Би гово гс) (ги 3Ра 6 И ВХОДУ БДРес(.ОГО С(3 СТ( И (;) Я СловаДРЕСНЫЕ БЫХОлЫ КОТОООГг) СоеЛ 3:8)1 Ы С. ЗД"ресными входамк) ОЗУ 5 и с; )Хп,гс, 3(53:;Гистро)и ВУ с) Выхс(л упОавления алоеснО" )счетчика 13 слов подкл)очен к Бтс(с) . у (вход(утрипера 10 режима, Адреснь(8 выходы адрНОГО СЧЕТЧ(3(а 3( бИтг)Г) П),(к(К)(333.3 Г33 ходному рег 3)сру ЯУ Я Оди)-3 разряд Б 3:3ХОДНОГО П 3 ИСТПа С 3(У Я ПОДК п (е 13 г г;, Р г".,3 ББХОДУ тоиГГ 8 Ра 7 С 383(3 ик фотонов паботает сэ(еду(,-:3:,)3 мьОбОБЭОМ,Си(хрои 333)ульс, по времени совпадающий с моментом излучения зондирующегосигнала, формируется схемой 9 синхронизации и поступает на вход триггера 10 режима.5 Выходной сигнал триггера 10 переводит всостояние "Работа" управляемый тактовыйгенера) ор 11 и в сос ьояние "Запись" ОЗУ 5,Управляемый тактовый генератор 11 вырабатывает последовательность импульсов10 для сдвига импульса разрешения записияходньх Даных с дискрими 31 атстра 2 в блок(., М ( ои 38 зов фотс)нс(Б, М 3.)ме)эт пос уп"3)8333 Я (ОТОИМГЛЬСа 3)иксирувтсяпутЕМ Записи единицы в тот тр лггер фотона блока 4,35 в;отаром 3) дан(ый момент присутству)отед н)(цы на обоих входах, После окончаниязаписи в последний М-й тоиггср фотона,делитель 12 тактовой частоты на Й вырабать(вдет управдя(ов 3 ий и 33 Г)удьс, по которому2 О ",осгояния триггеров фотонов 31 - М) переписыва(отся в М-разрядную ячейку ОЗУ 5, а)3 омер адресного счетчика 1 З слов увеличидд(гк(ся На ЕДИНИОУ, Зато,", НБЧИНавтСя НОВЫЙцикл фиксации моментов поступления им 25 пульсов путем формировэния новой серии Мраэре)ва ощих и 3(гульсов в кольцевом регистре 3, 3-3 овое слово данных записывается всле,с)у)13.3 у(О ячеку ОЗУ о, адрес которойспределяется адресныги счетчиком 13 слов,930 Г)осле эагОлнен)(я всех ячеек ОЗУ 5 онопереходит в режим "3 тение" и зарегистри Ован(".:(е в нем данные п реда(отся в ОЗУ)У О. ;(;,)и этом итаемое из ОЗУ 5 словопое, с(аи 33 яет собой послсдовательность.3 СС 3 НИЦ И НУЛЕЙ, ПР 3 г(ЧЕМ ЕД(АНИЦЬ ЯВЛЯЮТСЯ3;с:т(аМ 3 тех моментов времени, в которые,гзт"СИТБПЬ(10 ИМПУЛЬСа СИНХрОНИЗациИ, бЫли эафикс 33 ропаны триГГерами фотонов фо,с( (к уль ыл( Та(им образом, момент поступления)(ото (пуд ьса оп редел яется каксд=-А( ) 1 гоз+Мбит,где АВВ слова - состояние адресного счетчика слов, соответствующее слову, в кото 45 г)ом было эареГистрировано пост)плениеОдного или более импульсов;Мбит - номер ,номег)а) битов, в слове с. адресом АО(слова, в которь)х зарегистриРОВБНО Пос) УГ)г(ЕН 38 фото)г(МПУДЬСОБ,5 О ." том виде, в каком записаны номерабитов в О; У, они представляют Собой позицио.1 ый а 3ес би 1 ова)( 1(а( а го аДрес Бдвои )ном кодесо(ращается до вида33 во(з 2 д", то необходимо преобразовать по 55 зициочный адрес Б двоичный кади вместЕса,(ОЕ;"ОМ г ОРБ ИСПОЛЬЭОВБТЬ 8 ГО КБК ИСПОЛ"нгед(Бы адов(;(о коорому в ОЗУ ЯУ прибавляется единица, Такое формирование исполнительнОГО адреса сокращает Бремя передачи даннь(х иэ ОЗУ 5 устройства40 1 Г-; в ОЗУ ВУ 8, Зто осуществляется следующим образом, Читаемое из ОЗУ 5 слава пардл- лельнО записыва 8 тся в регистр 0 импульсОм с делителя 12 тактовой частоты на Й, Пад действием импульсае с управляемого тактового генератора 11 слове. в котором имеется одна (или более) метка, сдвигается с высокой скоростью до тех пор (число сдвигов фиксируется в двоичном счетчике 14 ), пока на выходе регистра б сдвига не появится метка, которая упрдвляет состоянием триггера 7, Сигнал с выхода триггера 7 запрещает работу управляемого тактового генератора 11, таким образом. фиксиауется аДрес слова и аДрес метки В слОБс, ОДнаВр 8- менно этот сигнал является сигналам готовности счетчика фотонов к передаче адреса в ОЗУ ВУ 8. По этому сигналу ВУ 8 ьаспринимает состояние адресого счетчика 13 слов и адресного счетчика 14 битов кдк исполнительный адрес. по которому к содержимому ячейки ОЗУ ВУ 8 с таким адаесом прибавляется единица, Оканчанис этой операции отмечается сигналам с Выходного регистра ВУ 8, который сбрасывает триггер , и, таким Образам, разрешается Дальнейшая работа упрдвляемага тд таеага генератора 11 по сдвигу слава В регистре 6 или, если оно закончилось, па чтению следу 10 щего слова из ОЗУ 5, Если в 1 итдемам словеимеется несколько меток, та описднньсйпроцесс повторяется столька раз, сколькобыло зарегистрировано меток, а затем пааисходит переход к следу 1 ое,сму слову. Окончание режима Ггения определяется достижением наибольшего состояния адресного счетчика 1 З слов и выработкой им при этОм сиГнала управления кОтарый сбрась)вдет три гге р 10 режи 1 д, и е ре еадя Все устройство в режим подготовки к наеаму циклу регистрации данных, начинд 1 ощемуся с поступления очередного синхраимпульса,Неоднократное повторение описанных выше циклов здписсл-чтения ведет к накоплению информации в ячейках ОЗУ ВУ 8, которое продолжается до достижения неабходимага уровня. Таким образом, аппдрдтнь 1 й анализ содержимого битов читаемого слава с одновременным. формированием при полажительном результате анализа исполнительного адреса, па которому происходит прс)бгвление единс 1 цы В ОЗ ВУ 8 позволяет существенно увеличить скорость передачи данных из ОЗУ 5 устройства в ОЗУ ВУ 8 и скорость накопления информации вцелом. Это уменьшает метади;ескую ошибку, связанную с изменением исследуемогопараметра среды за время измерения,17 О р 1 1 " Л д1 3 0 б П Е с 8 11 11 я С 18111 к фа 10 нае, ООДерс);В 111 и 11 паслеДО- БДТВЛ Ы)а 1 Клс с Э 4814 )се.8 фатаз Сс: Кгсг) С 411 ЬС 1 м- Н ОЖ И Т С Л:, 1 Ос) с :) И Д и С К с.1; с 1 и 14 д Та 0 01 На,).1.8 КТРО;4 Ь 1 ЫХ И.11 УЛ . 801, Д ТДХ.Ка блаИЗ М Т 171 ГГерае ФОТОНОВ. СГ)ердТ)сенас ЗдпагИд" Ю)цве устр 011 СТВс (С)3) 1 с"у 0111 ХК)011 ясэд"-С П,;ггеп 1711;1.,11 С 1 1, с,г)Л.-Ь 1.,11 Т)ецй ГЕН 81)атаР. ОЛЬЦееай 78 гс 1 С; 17 СДБИГД, ДОЛИТБЛЬ ТДКт О Бай ЧДСГОТЬ НД 1"., Д 1 ГСС 11 Ый С 4 РТ 1 ИК ЛОБ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬН 08 у таесГ" БР (11 У) Пр 1 ЭТОМ ВЫХОД ДИСКРИ 1114 НДТ 11 РД ОДНОЭЛБКТГ 10 Н,ТЫс,с 11 гсс 7 г ссп;. Л 1081 с Пес)ВЬ 1 М Бхоссдм бГС 1;д И;С 1 ТсИГГЛГ 70 ГЛ 3 ЭТО 140 Г, В" Ха 1 Ы КОТО" П-И ПОЧ 1 Л 1"18 НЬ Х Г 18)В 111 БХО 1 Д 11 сППЗ 1 ЛСгс ;,1 ; ,с; .;",ВГ дс р г с;с тгс;г 8 " 178,с 4 Мд БЬСХОД КСТ)СЭГС ПОДКЛ 10 ЧБН К Вта)аму БХ 011 л,.спгсд се)1 Сс.:,Ия с,с 8 .; К с 18 Г Г 1,с 1)ха сссСЛЯ , 1.- ТР ТП 1 Г;С С С 181.1 П 1 ДС.;г)Д .Ос:араг 7 . - ;адкл 1 ачен К 11 хгс.)д.4 Кс 7 лс.цЕЕОГО де: ВСНОГП, 18 - 41,1 кд СЛОЕ ддаес" Нь,сэ БЫХОДЬ 1 котааасо па л ач 81 ы В Од Ому региструд г"11 с "с) сдО 1 ч с 1 НГ)11 са 4 11 Ь 8 ВХО 1 Ы Ката")ОГО 10" С,с 1-с К П 11 ССУ и С ТО 1 Н; с 1; Д П и Т Д Н и Я Г 1 а сс а к ч ., . гс г с с П од В) Нс 1 я 1 ДОЕСНРГО СЧВТЧИд СЛОВ с)П,КЛ;анен К ВтаааСУ БХОДС таиг 1 ЭРД Р"1;11 Д Д ВЫХОДЫ сОГЬС;ВВОГС РВГИСТРД СДВИГД ПОД "1 ОЧБНЫ К БТООЬ 1 ВХОДИМ бЛОКВ Иэ А трГ)ггсра) фа.са- НОВ О 7. ЛС И Ч д,; ШС И",с С я ТЭ 1; 4 ТПц 8111 Ю ПОВЬ 1 ШВН 11 Я ТсаНОСГ 11 Пг Вс:,; УВлс 1 свн ся Сс;О- раСТ 11 Нд;011 ЛВ 1 Л ИнфааыдцИ 41, В 1 ОГО ВВ 8- ДЕ 1,Ы СДЕИГОВЫй РЕГИГТР, ДДРесньсй СЧВТЧИ битое и триггер, причем информационные ВЬ;ХадЫ ЙЗУ ПодкЛЮ 18 НЫ :. Г:дрдлслсеЛЬНЫМ Входам сде:"-аеага регистрэ, переыи вход УПРДВЛЕНИЛ КатаРОГа Г)ОДКЛ 10 с 1811 К ВЬХОДУ делителя тд 1 тсеай частоты нд Н, Выход упРДБЛЯ 811;а О 1)актаеаго ГНСОДТО,Д ПОДКЛЮ- чен к Входу ВДреснаГО сВтчКд битов и и ВТОРО)4 У ВОДУ У)НРВЛОНИЯ СДЕИГОБОГО РЕГИС)РБ Бсь 1 гсд сатаР 01.0 Г 1 адс 10 ен 1. ПБРБОМУ ВХОДУ тРИГГЕРД, БЫХаД Т.;.Ис ГЭРД Г)ОДК 1 1 О 4 ЕН К Б С 0 сэа,у Ваду С. П Рдс В;С 81 11;. Упсрд В)яеМО 0 тдхтоеага генерд;ар:-. падл 1;л ачен к Входу дд- ОЕСНСГС СЧЕТ 1 ИКБ бИТОБ 11 В.ОООМс БХОЛ 1 УП- р а В, 8 и 11 я с д В; Г О Б О Г О О 8 Г :. т р д, Б ы х О д КОТОга: О ГалКс)саЧСЧ . ПОБ 01 с В.ПДТ 1"с 1 ГГ 8- р; с1 т -,сГ .) ) с1, ;. ;,; с); , .с г с 11; с с рс,с ВУ, Один разаяд:.,ЫХО, нага,-сг. Стра ВУ ПОДКЛ)ОЧЕН К; сагса 1 Р, Входу Тр 1 ГГер;) д ддресны 8 Бых 01,ь дл Рсс 110 ГО с",Втс.11 кд бстае подключены к Входному регсстр)с В.