Устройство для измерения положения пучка заряженных частиц

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11535869(22) Заявлено 16. 01.75 (21) 2097231/25с присоединением заявки Мо(23) Приоритет И) М. Кл.з Н 05 Н 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 301282, Бюллетень М 48 Дата опубликования описания 03.01.83 В.А.Скосарев(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ 30 Изобретение относится к измерительной технике, оно может быть использовано для определения положения пучка заряженных частиц в различных электрофизических установках при большом диапазоне изменения тока пучка.В электрофизической аппаратуре применяются электронные системы измерения положения пучка, содержащие датчики положения и тока пучка и устройства обработки, Эти устройства и системы предназначены для измерения отклонений нестабильных во времени пучков заряженных частиц, 15 причем обработка информации производится с датчиков, не прерывающих ток заряженных частиц1, 2 ),Однако эти устройства отличаются сложностью схем выделения сигна 20 ла, пропорционального только положению пучка заряженных частиц. Известно устройство для определения положения пучка заряженных частиц, содержащее индукционные датчики тока и положения пучка, схему деления, амплитудно-временные и время-импульсные преобразователи, реверсивный счетчик и индикатор 1 3 ). Недостатком этого устройства является необходимость в амплитудно- временных преобразователях, имеющих линейные и идентичные характеристики в большом диапазоне входных сигналов, в противном случае это приводит к снижению точности и стабильности измерений.С целью повышения точности и стабильности измерений в предлагаемом устройстве один из выводов обмотки датчика тока подключен к клемме эем. ля, а другой соединен с первым общим выводом обмоток дифференциального датчика положения и входом пикового детектора, выход которого подключен ко входу стабилизирующего каскада амплитудно-временного преобразователя схемы деления, второй вход которого через согласующий каскад подключен ко второму общему выводу обмоток датчика положения, а выход соединен со входом время-импульсного преобразователя, подключенного к реверсивному счетчику, и триггером реверса, выходы которого подключены к шинам направления счета реверсивного счетчика и к управляющему входу аналогового ключа, второй вход которого подключен к выходу пиковогодетектора, а выход соединен с третьим входом амплитудно-временного преобразователя схемы деления.Это приводит к тому, что для измерения положения пучка используется как суммарный сигнал дифференциального датчика положения и датчика тока пучка заряженных частиц, так и сигнал датчика тока, а само устройство выполняется по структуре с последовательной коррекцией.На чертеже представлена структур ная схема описываемого устройства.Устройство содержит дифференциальный датчик 1 положения пучка, последовательно соединенный с датчиком 2 тока пучка. Токовый импульсный сигнал запоминается на пиковом детекторе 3, выход которого соединяется с токолинеаризующим каскадом 4 схемы 5 деления, Однополярный сиг- д) нал положения от суммированных датчиков через согласующий развязывающий каскад б подается на амплитудно-временной преобразователь 7 схемы 5 деления, который связан с помощью время-импульсного преобразователя 8 с реверсивным счетчиком 9 н индикатором 10 результата, Связанный с шинами направления счета счетчика 9 триггер реверса 11 управляет также аналоговым ключом 12, подключенным ко входу к пиковому детектору 3, а по выходу - к амплитудно-временному преобразователю 8 схемы 5 деления.При прохождении пучка на выходе датчика 1 положения, наводится сигнал, пропорциональный отношению величины тока пучка к величине отклонения пучка от оси с полярностью, определяемой направлением отклонения. Сигнал на выходе датчика тока 2 зависит только от величины тока пучка, Последовательное включение датчиков тока и положения пучка позволяет, сохранив линейность и чувствитель ность дифференциального датчика положения, иметь однополярный сигнал положения пучка на входе амплитудно-временного преобразователя 7 схемы 5 деления, 50Поскольку передача сигналов кВсхемам преобразования осуществляется по высокочастотному кабелю с низкоомной нагрузкой, то подключение контура дифференциального датчика по ложения 1 к цепи датчика 2 тока нужно осуществлять через согласующий каскад б, представляющий собой повторитель напряжения, который значительно уменьшает составляющую тока я сигнала положения в катушке датчика тока, Введение согласующего каскада позволяет сохранить независимость амплитуды токового сигнала от положения пучка, В качестве сопро тивления, через которое производится линейный разряд зкранирующей емкости амплитудно-временного преобра.эователя 7 и которое определяет позакону обратной пропорциональностикрутизну формируемого изатем усили.ваемого пилообразного напряжения.используется токолинЬаризующийкаскад 4, управляемый от. пиковогодетектора 3, сохраняющего амплитуд .ное значение токового сигнала. Временной интервал на выходе схемы 5деления равен преобразованной величине смещения пучка относительнооси датчика, алгебраически слоЖеннойс постоянным интервалом преобразованной токовой составляющей сигнала,и не зависит от величины тока пучка.Интервал преобразуется время-импульсным преобразователем 8 в последовательность импульсов, которая подается на вход реверсивного счетчика9 По окончании временного интервала положения пучка переворачивается триггер реверса 11, управляющийнаправлением счета реверсивного счетчика и разрешающий прохождение импульса, вырезанного аналоговым ключом 12из квазипостоянного. напряжения навыходе пикового детектора 3, на входамплитудно-временного преобразователя 7 схемы деления 5. Временнойинтервал, вторично сформированныйамплитудно-временным преобразователем 7 равен интервалу преобразованной токовой составляющей сигналаположения пучка. После преобразования в последовательность импульсовтоковая составляющая сигнала вычитается на обратном счете иэ реверсивного счетчика 9, в котором остается число, пропорциональное величинеи соответствующее направлению смещения пучка относительно оси датчика. Результат измерения представляется в необходимой форме на индикаторе 10.Устройство позволяет при использовании одинаковых с прототипомсхем преобразования достигнуть напорядок меньший относительной погрешности измерения (до 1) положениепучка в диапазоне отклонений центра тяжести пучка + 20 мм при десятикратном измерении тока пучка, Диапазон номинальных значений тока пучкадля различных злектрофизических установок от 30 мА до 250 А,Частота проверок измерительногоустройства в сравнении с прототипомуменьшилась в шесть раз.Формула изобретенияУстройство для измерения положения пучка заряженных частиц, содер535869 тавитель иетова ехред М.Гергель Корректор М.Шар тор Е.З Подписноемитета СССРоткрытийская наб., д. 4/ О/13 Тираж 862ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж, Ра аказ 1 ППП Патент Проектная,Фи жгород жащее индукционные датчики тока иположения пучка, схему деления,время-импульсный преобразователь,.реверсивный счетчик и индикатор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и стабильности измерений, один из выводовобмотки датчика тока подключен кклемме земля, а другой соединенс первым общим выводом обмоток дифференциального датчика положения ивходом пикового детектора, выход которого подключен ко входу стабилизирующего каскада амплитудно-временного преобразователя схемы деления,второй вход которого через согласующий каскад подключен ко второмуобщему выводу обмоток датчика положения, а выход соединен со входомвремя-импульсного преобразователя,подключенного к реверсивному счетчику, и триггером реверса, выходыкоторого подключены к шинам направления счета реверсивного счетчикаи к управляющему входу аналоговогоключа, второй вход которого подключен к выходу пикового детектора, авыход соединен с третьим входомамплитудно-временного йреобраэователя схемы деления. 1 ОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Труды Н Всесоюзного совещанияпо ускорителям заряженных частиц,,т.2, М., с 254, 1970,15 2. Электрофизическая аппарату-.ра сб. статей, вып.11, Атомиэдат,с, 97, 1974.3. Авторское свидетельство СССРР 329524, кл, О Об Й 5/ООр20 Н 05 Н 7/ОО, 1975 (прототип).