Счетчик фотонов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЯУ 135050 504 СО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Институт оптики атмосферыСО АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1078259, кл. С 01 Л 1/44, 1983.(57) Изобретение относится к областиизмерений и может быть использованодля регистрации слабых и сверхслабыхсветовых потоков, Целью изобретенияявляется повышение точности регистрации потока фотоимпульсов на начальномучастке трассы зондирования, что достигается путем разделения трассы зондирования на два участка, в которыхреализация сигнала (моментов поступления фотонов ) ведется с различнымпространственным разрешением, чтопозволяет значительно снизить уровеньпросчетов в ближней зоне, даже при значительнои интенсивности фотоимпульсов, и тем самым увеличить точность регистрации сигнала. Управляемый генератор 6 временных интервалов запускается импульсом со схемы синхронизации 5, определяющим начгло цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает первый регистр 3 в режим Заполнен , при этом на выходе дешифратора 4 устанавливаются уровни, пропускающие тактовые импульсы на адресный счетик с управляемого тактового генератора 6 и блокирующие прохождение уменьшенных в 11 раз тактовых импульсов с выхода второго двоичного счетчика 15. Триггер режима 9 при этом устанавливает В опертивное запоминающее устройство (ОЗУ) 3 в режим "Запись". При этом длительность временных интервалов С: определяется частотой управлямого тактового генератора 6 и выбирается й из условия фиксации в ОЗУ всех фотоее 4 импульсов, наибольшая частота которых наблюдается в бл. ней зоне. 1 ил,С10 15 20 25 30 35 ао 45 50 Изобретение относится к области измерений, может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и является усовершенствованием изобретения по авт. св.У 1078259.Цель изобретения - повышение точйости регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зонднрования.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит фотоэлектрический умножитель ФЭУ 1, дискриминатор 2, опертивное запоминающее устройство (ОЗУ) 3, ЭВМ 4, схему .5 синхронизации, управляемый тактовый генератор 6, триггер 7 фотона, адресный счетчик 8, триггер 9 режима, первый логический элемент И 10, второй логический элемент И 11, первый двоичный счетчик 12, первый регистр 13, дешифратор 14, второй двоичный счетчик 15, второй регистр 16, блок управления БУ 17.Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, его выход - к первому входу триггера 7 фотона и к счетному входу первого двоичного счет чика 12, выход триггера 7 фотона - к первому входу управления ОЗУ 3, его выход - к одному из разрядов входного регистра ЭВМ 4, выход схемы синхронизации 5 подключен к первым входам триггера 9 режима, управляемого тактового генератора 6 и к первому входу первого регистра 13, выход управляемого тактового генератора 6 - к вторым входам триггера 7 фотона, логического элемента И 10, первого регистра 13, к входу управления первого двоичного счетчика 12 и к счетному входу второго двоичного счетчика 15, информационные выходы первого двоичного счетчика 12 - к информационным входам первого регистра 13, его информационные выходы - к информационным входам дешифратора 14, его управляющие выходы - к первым входам первого и второго логических элементов И 10 и 11, их объединенный выход - к входу адресного счетчика 8, его адресный выход - к адресным входам ОЗУ 3, к входному регистру ЭВМ 4 и к входам второго регистра 16,его выходы - к соответствующим входам входного регистра ЭВМ 4, выходуправления адресного счетчика 8 - квторому входу триггера 9 режима, его выход - к вторым входам управляемого тактового генератора 6 и ОЗУ 3, Иразрядов выходного регистра ЭВМ 4 подключен к 11 входам второго двоичного счетчика 16, один из его Н выходных разрядов подключен к второмувходу второго логического элемента И 11.Устройство работает следующим образом.Управляемый генератор 6 временных интервалов запускается импульсом со схемы 5 синхронизации, определяющим начало цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает первый регистр 13 в режим "Заполнен", при этом на выходе дешифратора 14 устанавливаются уровни, пропускающие тактовые импульсы на адресный счетчик с управляемого тактового генератора 6 и блокирующие прохождение уменьшенных в М раз тактовых импульсов с выхода второго двоичного счетчика 15; триггер 9 режима при этом устанавливает ОЗУ 3 в режим "Запись".При этом длительность временных интервалов определяется частотой управляемого тактового генератора б ивыбирается из условия фиксации в ОЗУ всех фотоимлульсов, наибольшая частота которых наблюдается в ближней зоне, а также из минимально допустимой длительности цикла записи информации( метки") в используемый тип ОЗУ. Режим "Ближняя зона" сохраняется до уменьшения интенсивности входного потока фотоимпульсов до значения 1/ ц, где, - длительность временного интервала вне ближней зоны, которая выбирается из необходимого пространственного разрешения измеряемогоатмосферного параметра и необходимойдлины трассы зондирования, так какестественномуменьшение длительностивременного интервала ведет к уменьшению длиты трассы, что неприемлимо.Длительность временных интервалов, т.е. пространственное разрешение регистрируемых сигналов вне ближней эоны может быть изменена путем подачи управляющих кодов на входы второго двоичного счетчика 15 через выходной регистр ЭВМ 4, 1 З 50509Поступающие на первый двоичный счетчик фотоимпульсы накапливаются в нем в .течение временного интервала, формируемого с выхода И разряда второго двоичного счетчика 15 и представляющего собой увеличенный в М раз период управляемого тактового генератора 6. В конце каждого такого временного интервала состояние первого двоичного счетчика 12 переписывается в первый регистр 13 и, в зависимости от зафиксированного в нем числа, дешифратор выдает на выходе управляющий сигнал, разрешающий прохождение на адресный счетчик тактовой частоты с управляемого тактового генератора 6 или второго двоичного счетчика 15, а именно, если в первом двоичном счетчике за время интервала счета регистрировано более одного фотоимпульса, то сохраняется режим Ближняя зона , т.е. адресный счетчик управляется от управляемого генератора. Если же в первом двоичном счетчике будет зарегистрировано число "1" или 0, то дешифратор переключает переключатель тактовой частоты в режим Дальняя зона и адресный счетчик управляется от второго двоичного счетчика 15 поделенной в И раз тактовой частотой через открытый логический элемент 11.При этом момент, в который произошло переключение режимов, фиксируется во втором регистре и затем считывается в ЭВМ.Коэффициент деления определяется разрядом, с которого подается тактовая частота на элемент И 11, которая выбирается, исходя из требуемого пространственного разрешения, равного +1(2 6 и Зарегистрированные в режиме За- пись моменты 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 с устройства.Момент поступления фотона определяется в виде=1 я" "при поступлении фотона в ближней зоне, где И - номер ячейки, в которой зафиксирована "метка", 1, - длительность временных интервалов вближней зоне, или1=АЭК+(11 РЧ -А 0) 2,фсгде АПК - длина ближней зоны, выраженной в количестве временных интервалов длительностью"Многократное повторение циклазаписи-считывания приводит к тому,что в ячейках ОЗУ ЭВМ, адреса которых.определяют положение поступающих наустройство фотонов относительно импульса синхронизации, происходит формирование профиля отраженного атмосферой сигнала с точностью, опреде- .ляемой уровнем накопления в каждомвременном интервале.Таким образом, цель изобретениядостигается путем разделения трассызондирования на два участка, в которых регистрация сигнала (моментовпоступления Фотонов) ведется с различным пространственным разрешением, 25 Что позволяет значительно снизитьуровень просчетов в ближней зонедаже при значительной интенсивностифотоимпульсов и, тем самым, увеличить точность регистрации сигнала.30Формула изобретенияСчетчик фотоновпо авт. св. Я,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регистрации потока фотоимпульсов на начальном участке трассы зондирования, в состав устройства дополнительно введены последовательно включенные первый двоичный счетчик, первый ре О гистр, дешифратор и переключательтактовой частоты, состоящий из двух логических элементов И, объединенных по выходу, а также второй двоичный счетчик и второй регистр, причем вы ход схемы синхронизации подключен кпервому входу первого регистра, выход управляемого тактового генератора подключен к счетному входу второго двоичного счетчика и к второму входу первого логического элемента И переключателя тактовой частоты, выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу первого двоичного счетчика, информационные выходы которого подключены к информационным входам первого регистра, его информационные вьходык информационным входам дешифратора, первый управляющий выход дешифратора1350509 10 Составитель Е. МаколкинРедактор С. Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор Г. Решетник Заказ 5277/41 Тираж 77 б ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключен к первому входу первого логического элемента И и к управляющему входу второго регистра, второй управляющий выход дешифратора подклю 5 чен к первому входу второго логического элемента И, 0 разрядов выходного регистра ЭВМ подключены к Н входам второго двоичного счетчика, выход К-го разряда которого подключен к второму входу второго логического элемента И переключателя тактовойчастоты к входу управления первогодвоичного счетчика и к второму входууправления первого регистра, выходпереключателя тактовой частоты подключен к входу адресного счетчика,адресные выходы которого подключенык информационным входам второго регистра, а его выходы - ксоответствующим разрядам входного регистра ЭВМ.