Счетчик фотонов

(54) СЧ (57) Иэ ИК ФОТОНО ти иэм светов изобретенияистрации попотоков, Цел ие точности р оимпульсов на величе ачальном тока ых регистрступлениячным простСчетчик вк тка, в к (моменто ва уч игнал т аист ючав) ведется с разл венным разрешением ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Институт оптики аАН СССР(56) Панов Ю.А Каулев В.Н. Тезисы докладоной конференции по рас лазерного излучения в атмосфере.Томск, 1973, с. 352-354.Авторское свидетельство СВ 1078259, кл, С 01 Л 1/44,бретение относится к обласений слабых и сверхслабых астке трассы зондирования путем зделения трассы зондирования на ет ФЭУ 1, дискриминатор 2, ОЗУ 3, ЭВМ 4, схему синхронизации 5, управляемый тактовый генератор 6, триггер фотона 7, адресный счетчик 8, триггер режима 9,двоичный счетчик 10, шифратор 11 . Совместная работа счетчика 10 и шифратора 11 позволяет вырабатывать выходные импульсы, поступающие на адресный счетчик 8, через изменяющийся (увеличивающийся) интервал времени, так как на выходе шифратора появляются импульсы только при определенных значениях сигналов на его входе, которыми для шифратора являются выходные состояния двоичного счетчика - 1,2,4,8,16,32 и т.д. состояний. Таким образом, по мере удаления от источника зондирующих импульсов длительность временных интервалов увеличивается пропорцио- С нально снижению интенсивности сигнала, благодаря чему интенсивность (вероятность регистрации) фотоимпульса в течение 1-го временного интервала сохраняется практически постоянной, т.е. точность регистрации вближней зоне возрастает. 1 ил.1 ",31Изобретение относится к устройствам для измерений параметров атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном 1 зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и др. Целью изобретения является понышение точности регистрации потокафотоимпульсов на начальном участкетрассы зондирования.На чертеже представлена блок-схема счетчика Фотонов.Устройство содержит ФЭУ 1, дискриминатор 2,ОЗУ 3, ЭВМ 4 схему 5синхронизации, управляемый тактовыйгенератор 6, триггер 7 фотона, адресный счетчик 8, триггер 9 режима,двоичный счетчик 10 и шифратор 11.Выход ФЭУ 1 подключен к входудискриминатора 2, выход которого соединен с первым входом триггера 7фотона. Выход последнего подключенк первому входу управления ОЗУ 3,выход которого соединен с одним иэразрядов входного регистра ЭВМ 4,Выход схемы 5 синхронизации подключенк первым входам управляемого тактового генератора 6 и триггера 9 режима, выход управляемого тактовогогенератора 6 - к первому входу шифратора 1 1 и к счетному входу двоичного. счетчика 10, а выходы двоичного счетчика 10 - к 2 (К +1) входамшифратора 11, выход которого подсоединен к второму входу триггера 7фотона и первому входу адресногосчетчика 8. Выход триггера 9 режимаподключен к вторым входам управляемого тактового генератора 6 и ОЗУ3. Адресные выходы адресного счетчика 8 подключены к адресным входамОЗУ 3 и к входному регистру ЭВМа выход управления адресного счетчика - к второму входу триггера 9 режима. Один из разрядов выходногорегистра ЭВМ 4 подключен к второмувходу адресного счетчика 8,Устройство работает следующимобра.зом,Управляемый генератор 6 запускается импульсом со схемы 5 синхронизации определяющим начало цикла регистрации входных импульсов, Этотже импульс устанавливает триггер 9режима ОЗУ в режим "За ись", Бэтом режиме длительность временньг интервалов определяется частотой управляемого тактового генератора, поступающей через шифратор 11 на адресный счетчик 8, и выбирается иэ условия фиксации в ОЗУ всех фотоимпульсов, наибольшая частота которых наблюдается в ближней зоне, а также из минимально допустимой длительности цикла записи информации (мет ки) в используемый тип ОЗУ. Учитывая вид входного сигнала, для уверенной регистрации потока изменяющейся интечсивности необходимо уменьшать длительность временного интервала до пределов, допускаемых минимальной длительностью цикла записи информации Т,в используемый тип ОЗУ, и затем по мере удаления от передатчика увеличивать длительность времен ных интервалов до значений, определяемых требуемым пространственным разрешением, которое определяется как + 1/2 ьи, де , - длительность временного интервала.25Эта задача решается использованием двоичного К-разрядного счетчика 10 и шифратора 11, При этом разрядность счетчика 10 фактически опреде ляет диапазон изменения длительности временных интервалов от минимального до максимального и является мерой снижения динамическогок,диапазона входного сигнала вгде К - разрядность двоичного счетчика,Совместная работа счетчика 10 ишифратора 11 позволяет вырабать.ватьвыходные импульсы, поступающие на40 адресный счетчик через изменяющийся(увеличивающийся) интервал времени,Это достигается тем что на выходешифратора гоявляются ггмпупьсы т лькопри определенных значениях входных45 сигналов, которыми для неге являются выходные состояния двоичногс счетчика, а именно при достижении двоичным счетчиком 1,2,4,8,16 и 32в : т,д, состояний. Эти импульсы изменяют состояние адресного счетчика 8 и по мере удаления От источника зондирующих импульсов длителг ность временных интервалов, з которых происходит регистрация поступающ;гх с дискримина тора 2 фотоимпульсов., уге: ичиветсяпропорционально сниженинт нгивности Входног О снг нала, Впс:. Опар этому интенсивность ,нл,; в роггтность ре. истрации) фотон пульса в13142 течение г-го временного интервала сохраняется практически постоянной, а следовательно, точность регистрапии в ближней зоне возрастает.Режим зоны плавающей длительности временных интервалов сохраняется доуменьшения интенсивности входногопотока Фотоимпульсов до значения1/г где 7 - длительностьвременного интервала вне ближней зоны, которая вь 1 бирается из необходимого пространственного разрешенияизмеряемого атмосферного параметраи необходимой длины трассы зондирования, так как уменьшение длительности временного интервала ведет куменьшению длины трассь 1, что неприемлемо, Длина зоны плавающей длитель.ности временных интервалов можетбыть изменена путем подключения соответствующего числа разрядов двоичного счетчика 10 к входам шифратора11. Конкретная разрядность (и длительность зоны) подбирается экспериментально или может быть предвари тельно рассчитана,Момент поступления Фотона определяется как 40 К(К:1 пЯч "мико +ьЪ номер ячейки, в которойзафиксирована метка;плавающая длительность где Е ч временных интервалов вближней зоне;длительность временныхлаксинтервалов в дальней зоче (постоянная).Многократное повторение цикла записи считывания приводит к тому, что в ячейках ОЗУ, ЭВМ, адреса которь 1 х определяют положение поступа ющих на устройство фотонов относительно импульс, синхронизации, происходит Формирование профиля отраженного атмосферой сигнала с точностью,Зарегистрированные в режиме "Записьмоменты поступления фотонов на устройство в режиме чтения ОЗУ передаются в ЭВМ в виде адресов временных интервалов, в которых был зарегистрирован факт поступления фотона, причем в ЭВМ происходит прибавление единицы к содержимому ячейки ЭВМ, адрес которой считывается с35 устройства,1 38определяемой уровнем накопления вкаждом временном интервале.Таким образом, разделение трассы зондирования на два участка, в которых регистрация сигнала (моментов поступления фотонов) ведется с различным пространственным разрешением, позволяет значительно снизить уровень просчетов в ближней зоне даже при значительной интенсивности фотоимпульсов и увеличить точность регистрации сигнала, причем длительность временных интервалов в ближней зоне изменяется пропорционально снижению интенсивности потока входных Фотоимпульсов.Формула изобретенияСчетчик фотонов, содержащий фотоэлектрический умножитель (ФЭУ), дискриминатор, триггер фотона, оперативное запоминающее устройство (ОЗу) злектронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, триггер режима, управляемый тактовый генератор и адресный счетчик, причем ФЭУ подключен к дискриминатору, выход которого подключен к первому входу триггера фотона, схема синхронизации подключена к первым входам управляемого тактового генератора и триггера режима, выход триггера Фотона подключен к первому входу управления ОЗУ, выход триггера режима лодк:гючен к второму входу управляемого тактового генератора и второму входу управления ОЗУ, адресные выходы ад - ресного счетчика подключены к адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ, к входному регистру ЭВМ подключен информационный выход ОЗУ, один из разрядов выходного регистра ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, информационный вход ОЗУ подключен к шине питания, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования, Р состав устройства введены двоичный счетчик и шифратор, причем выход управляемого тактового генератора подключен к счетному входу двоичного счетчика и к первому входу шифратора выходы двоичного счетчика подклю5 1314238 6чены к 2 - (К + 1) входам шифратора, гера фотона и к первому входу адреса его выход - к второму входу триг- ного счетчика. Редактор А.Лежнина Заказ 2205/44 Тираж /77 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5