Устройство для измерения спектрального распределения радиоактивного излучения

Изобретение относится к областитехнической физики, а именно к уст,ройствам для первичного преобразования амплитуд спектрометрических импульсон, и может быть использовано5в составе прецизионных спектрометриеских систем, в частности н составесистемы сбора спектрометрическойинформации термоядерной установки"Токамак 15".Цель изобретения " повышение точости измерения.На фиг. 1 представлена Функциоальная схема устройства; нафиг. 2 - 5ременные диаграммы, иллюстрирующие, го работу.Устройстно для измерения спект"рального распределения радиоактивногойзлучения содержит и-разрядный цифра Оаналоговый преобразователь (ЦАП) 1,Ф-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, (и-ш+1)-разрядый аналого-цифровой преобразовательблоки вычитания 4 и 5, блок умноения 6, регистры 7 и 8, сумматор 9,лемент ИЛИ 1 О и блок ключей 1.Входная шина 12 соединена с однимвходом блока вычитания 4 и с входомЮР 2, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов блока умножения 6 и через элемент ИЛИ 1 Ос входом управления блока ключей 11.Выходы регистров 7 и 8 соединенысоответственно с одной группой входов 356 пока вычитания 5 и с другой группойвзводов блока. умножения 6, выходы ко.торого .через блок вычитания 5 и блокключей 1 соединены с входами ЦАПи, с одной группой входов сумматора 9. 4 ОВыход ЦАП 1 соединен с другим входомбйока вычитания 4, выход которого через АЦП 3 соединен с другой группойвМодон сумматора 9, подключенноговыходами к выходным шинам 3 устройства,На фиг. 2 приняты следующие обозиачения: сигнал 14 на входе АЦП 2,дзоичный код сигнала 15 на выходе АЦП2 сигнал 16 на выходе элемента ИЛИ1 , код сигнала 17 на выходе блокаключей 11, сигнал 18 на выходе ЦАП 1,код сигнала 19 на ныходе ЦАП 3, кодсйгнала 20 на выходе сумматора 9, кодсйгнала 21 на выходе блока умноженйя 6, код сигнала 22 на выходе блокавычитания 5.Перед началом работы в регистр 7э;писынается некоторое число Е, которое определяется с учетом дифференциальной нелинейности Г,1 ИП 1, дифференциальной нелинейности . АЦП 2 и дифференциальной нелинейности АЦП 3 и представляет собой выраженную н единицах младшего разряда дифференциальную нелинейность преобразования устройстваЕ с 2 (;+р. )+2 " 1 (1)а в регистр 8 записывается числоЕв Устройство для измерения спектральйого распределения радиоактивногоизлучения работает следующим образом,Входной сигнал, отражающий амплитуду спектрометрического импульса(фиг. 2, поэ, 14), поступает на одинвход блока вычитания 4 и на входАЦП 2. По истечении нремени, необходимого для завершения преобразования, навыходе АЦП 2 формируется двоичныйкод некоторого числа Е, поступающийна первую группу входов блока умножения 6 и на входы элемента ИЛИ 1 О.В этом случае, если амплитуда данного спектрометрического импульсадостаточно мала (Фиг. 2, поз. 14) ичисло Е =О (фиг, 2, поз, 15) на выходе АЦП 2, то на выходе элемента ИЛИ 10формируется логический О" (фиг.2,поз. 16), который поступает на управляющий вход блока ключей 11 и устанавливает его в закрытое состояние. Двоичный код числа Е, О с выходов блока ключей 1 (Фиг. 2,поз. 17) поступает на одну группувходон сумматора 9 и на входы цифроаналогового преобразователя 1. на выходе которого Формируется нуленоезначение напряжения (Фиг. 2, поэ. 18),поступающее на другой вход блока вычитания 4. При этом сигнал с входнойшины 12 (фиг. 2, поэ, 14) без измене"ния транслируется на вход аналогоцифрового преобразователя 3, на выходе которого формируется двоичныйкод соответствующего числа Е (фиг.2,поз. 9), поступающий через сумма"тор 9 на выходные шины 13 (Фиг. 2,поз. 20) и далее но внешний накопитель (не показан) для формированиягистограммы спектрального распределения измеряемого радиоактивного уэлучения,При дальнейшем поступлении на вход"ную шину 12 спектрометрических сиг(3) При поступлении на входную шину 12спектрометрического импульса доста" 20точно большой амплитуды (фиг. 2,поз, 14) на выходе аналого-цифровогопреобразователя 2 формируется двоичный код соответствующего числа Е ФО(фиг. 2, поэ, 15), поступающий на 25входы элемента ИЛИ 1 О и устанавливающий на его выходе логическую "1"(фиг. 2, поз. 16). Кроме того, сигналы с выхода АЦП 2 поступают на однугруппу входов блока умножения 6, навыходе которого Формируется двоичныйкод числа Е =Е Е (фиг. 2, поэ, 21),поступающего на другую группу входовблока вычитания 5. При этом ца выхо"де блока вычитания 5 Формируется дворчный код числа Е =Е,-Е =Е Е -Е(фиг. 2, поз. 22), который через блокключей 11, открытый логической "1" свыхода элемента ИЛИ 10 (фиг.2, поз.16), поступает на одну группу входов 4 Осумматора 9 и на входы ЦАП 1, формируя на его выходе соответствующеенапряжение Б, (Фиг. 2, поз. 18), Сигнал с выхода ЦАП 1 поступает на другой вход бка ани 4 ф на выходе 45которого образуется напряжение Б;,представляющее собой разность междусигналом П, на входной шине 12(фиг. 2, поэ. 141 и сигналом ), навыходе ЦАП 1 (фи 1. 2, поз. 18).Сигнал с выхода блока вычитания 4поступает на вход АЦП 3, на выходекоторого формируется двоичный код соответсТвующего числа Е (Фиг. 2,,поз19). ИнФормация с. выхода АЦП 3поступает на другую группу входовсумматора 9, где происходит ее арифметическое суммирование с поступаю- .щим на первую группу, входов числом Е,Устройство для измерения спектрального распределения радиоактивного излучения, содержащее два аналого-цифровых преобразователя, вход первого из которых является входом устройства, цифроаналоговый преобразователь и первый блок вычитания, подключенный одним входом к выходу цифроацалогового преобразователя и выходом к входу второго ацалого-цифрового преобразователя, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй блок вычитания, сумматор, два регистра, блок ключей, элемент ИЛИ ц блок умножения, подключенцьш одной группой входов к выходам первого регистра, выходами к одной группе входов второго блока вычитания и другой группой входов к соответствующим входам элемента ИЛИ и к выходам первого аналогоцифрового преобразователя, вход которого соединен с другим входом первого блока вычитания, второй блок вычитания подключен другой группой входов к соответствующим выходам второго регистра и выходами - к входам блока, ключей, подсоединенного управляющим налов столь же малой амплитуды (фиг. 2, поз. 14) на выходе аналого-цифрового преобразователя 2 сохраняется двоичный код числа Е =00 (фиг, 2, поз, 15), поддерживающий5 блок ключей 11 в закрытом состоянии (фиг.2, поэ. 17) и сохраняющий на вь 1- ходе цифроаналогового преобразователя 1 нулевое значение напряжения (фиг. 2, поэ. 18), поэтому днфферен; циальная нелинейность измеренийустройства в режиме малых сигналов полностью определяется дифференциальной нелинейностьюаналого-циф рового преобразователя 33 м =2 Р 3 (2) а результат суммиррвация с выходов сумматора 9 иостуцает ца выходцые ши" цы 13 устройства.При этом, поскольку число, записанное перед началом измерений в регистр 7 выбрано исходя из условия (1), отражающего возможную погрей- ность АЦП 2, погрешность ширины канала преобразования определяется исключительно параметрами АЦП 1 и АЦП 3, а поэтому дифФеренциальная нелинейностьизмерения при любых значениях входного сигнала не превышает величины Использование устройства в составе системы сбора спектрометрической инФормации термоядерной устацовки "Токамак 15" за счет сокращения диффе ренциальцой нелинейности в 0,523/ /0,0287. 19 раз позволит существенно повысить точцость измерения спектрального распределения радиоактивного излучения, что, в конечном итоге, приведет к повышению эффективности и качества проводимых исследований,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я5 1424512 6входом к выходу элемеита ИЛИ и выхо- рового преобразователя соединен с друдаьи к одной группе вхедов сумматора гой группой входов сумматора, вьмодц и к входам циФроаналогового преобра- которого являются соответствующими эоМателя, а вьвод второго аналого-циф- вьщодами устройства. 7 7 иМ Ю вХХ )Ю ХХ РРгг Составитель В.ЕостюхинТехред Л. Олийнык Корректор И.Иуск едактор И.Васильев аж 3 Заказ 33 г ений Равевно"полиграФическое предприятие, г, Уагород, ул. Проектная, 4 цроиэво Государств лам иэобре осква, 5-3 ВНИИПИ по 13035, Подгисноемитета СССРткрытийая наб д. 4/5