Устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта

СОЮЗ СОЭЕТСНИКОЦИАЛСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ъ Ойи вессс ДЫФ 1 ДЬния с 54)ЭФФИЦКОГОгг 7) АЩЯ КО- РИЧЕСЛЯ СТАБИЛИЗИЯ СИЕКТРОЬЕ УСТРОИСТВО ДИЕИТЛ УСИЛЕТРАКТАИзобретениеальнай физике о тна сит ся к з ксл е рна именно к спект Есвел ОСУДАРСТНЕИИЫЙ НОМИТЕТОО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИг 1 РИ ГИНТ СССР Изобретение относится к экспериментальной физике,а именно к спектрометрической аппаратурЦель изобретения - у ичение быстродействия при малых загрузках спектрометрического тракта.На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого устройства для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта.Устройство содержит блоки выбора цифровых окон 1 и 2, реверсивный счетчик 3 счетчик 4, ключи 5 - 8, элементы ИЛИ 9 - 12, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14 и компаратор 15 частоты, Стабилизирующий спектрометрический тракт содержит последовательно сое" диненные детектор излучения 16, рерометрической аппаратуре. Цель изобретения - увеличение бь;с тродействияпри малых загрузках спектрометрического тракта, В устройство, содержащеедва блока выбора циФровых окон 1 и2, реверсивные счетчики 3 и 13 и цифроаналоговый преобразователь 14, введены счетчик 4, четыре ключа 5 - 8,четыре элемента ИЛИ 9 - 1 2 и компаратор 15 частоты. При низких загрузкахслектрометрического тракта компаратор частоты 15 отключает систему статистической обработки, состоящую нзблоков 3, 4, 11 и 12. Стабвпизаторкоэффициента усиления спектрометрического тракта работает без статисти-ческой обработки сигналов, 1 ил. гулируемый усилитель 17, амплитудный дискриминатор 18 и регистрирующий блок 19 а также регулируемый источник питания 20, выход которого соединен с детектором излучения 16. Уп- равляющий вход регулируемого усипите- ля 7 является управляющим входом " трсктя Второи Выход амплитудного дискриминатора 18 является информационным выходом тракта, соединенный с входами блоков выбора цифровых окон 1.и 2, выходы которых пОдсоединены к в соответствующим входам реверсивного счетчика 3, входам элемента ИЛИ 11 и .информационньм входам соответственно ключей 7 и 8, Компаратор частоты 15 подключен входом к выходу элемента ИЛИ 11 и счетному входу счетчика 4, инверсйым выходом - к управлякхцимз 14824 . входам кл 1 очей 7 и 8, а прямым выхо дом - к упранляющим входам ключей 5и 6, Реверсивный счетчик 3 подключенвыходами к информационным нходам соответственно ключей 5 и б и соответственно перному и второму входам элемента ИЛИ 2, подсоединенного третьим входом к выходу счетчика 4, авыходом - к обнуляющим входам реверсивного счетчика Э и счетчика 4. Выходы ключей 5 и б соединены с однимивходами соответственно элементовИЛИ 9, 10, а выходы ключей 7 и 8 - сдругими входами элеметов ИЛИ 9 и О, 15выходы которых подсоединены к соответствующим входам ренерсинного счетчика 13, подключенного выходами к со"отнетстнующм входам цпфроаалогового преобразователя 4, выход которого соединен с иформационным входомсиектрометрического тракта,устройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрическоготракта работает следующим образом. , 25Блоки выбора циФровых окон 1 и 2 селектируют импульсы с выхода амплитудного дискриминатора, соответству" ющие левому и правому склону исследуемого Фотопика. Импульсы с выхода блоков выбора циФровых окон 1 и 2 по ступают на соответствующие входы ре, версивного счетчика 3 а через эле мент ИЛИ 11 - на счетный вход счет, ,чика 4 и вход компаратора 5 частоты. При высокой загрузке спектрометрического тракта компаратор 15 частоты подключают блоки 3, 4, 11, 12, осуществляющие статистическую обработку импульсов. При этом сигнал с . инверсного выхода компаратора 15 частоты поступает на управляющие входыкл 1 оЧей 7 и 8, размыкая нх, а сигналс прямого выхода компаратора частоты 15 - на управляюще входы ключей5 и 6, замыкая их. Счетчик 4 накап"ливает импульсы с выходов блоков цифровых окон 1 и 2 до тех пор, пока нейбудет достигнуто в счетчике 4 числоЯ, при этом импульс с его выхода через элемент ИЛИ 12 устанавливает в .исходное состояние счетчик 4 и ренерсивный счетчик Э и счет начинаетсясначала. Емкость реверсивного счетчика 3 выбирают, например, равной 552Я.Импульс с одного из выходовреверсивного счетчика 3 появляетсятогда, когда разность между количестгде Р - эквивалентное разрешение детектора излучения 16 кэВ;а - нелнчина единичной коррекции, кэВ;и " суммарная скорость счета нцифровых окнах, Гц,Для стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта со статистической обработкой импульсов выражение (1) принимает вид Р1(2) где Я. - коэффициент преобразованиясхемы статистической обработ.ки импульсов,Статистическая обработка импульсЬв - это нелинейное преобразование .Коэффициент ц при нормальном распределении носит вероятностный характер,принимая значения в занисимости отразности скоростей счета в цифровыхокнах, т.е. ц Е (п 1, п), Минимальноезначение этого коэФфициента будети Г 11, когда во время заполнениясчетчика 4 одна из скоростей счетап (или п) в одном из цифроных окон 26 4ном импульсв н цифровых окнах завремя заполнения счетчика 4 преньппает число. Этот импульс через открытый кгпв 5 (или 6) и через элементИЛИ 9 ипи элемент ИЛИ 10 поступаетна один из входон реверсивного счетчика 3 и одновременно через элементИЛИ 12 устанавлинает счетчик 4 в реверсивный счетчик 3 н исходное состояние. Счет начинается сначала. Число,накопленное в реверсивном счетчике13, линейно преобразуется цифроаналоговым преобразователем 14 н управляющее напряжение и поступает на управляющий вход спектрометрического тракта, управля 1 ощий вход регулируемогоусилителя 7 интегрируемого источника питания 20, изменяя коэффициентусипения спектрометрического тракта,замыкает кольцо автоподстройки. Постоянную нремени стабилизатора коэф"Фициента усиления спектрометрического тракта без статистической обработки импульсов можно представить выражением1 пп с -л п - -е п Постоянная времени стабилизатора 10 коэффициента усиления спектрометрического тракта обратно пропорциональна суммарной скорости счета в цифровых окнах, если предположить, что за некоторой промежуток времени величины 15 Г и а постоянны. Следовательнопри больших загрузках спектрометрического тракта постоянная времени будет мала, а с применением статистической обработки импульсов в соответствии с вы ражением (2) возрастает, не ухудшая его аппаратурной погрешности. В этом случае статистическая обработка импульсов уменьшает Флуктуации положения Фотопика нз-эа действйя системы авто подстройки н снижает статистическую составляющую погрешности информации, получаемой с выхода стабилизируемого спектрометрического тракта, При низких загрузках спектрометрического 30 тракта постоянная времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта увеличивается, при этом статистическаяобработка нмпуль" сов, попавших в амплитудные окна, не имеет смысла, так как быстродействиестабилизатора уменьшается быстрее, чем снижаются Флуктуации положения Фотопика иэ-за действия системы автоподстройки, Поэтому при низких за грузках спектрометрического тракта компаратор частоты 5 отключает блоки статистической обработки импульсов от,устройства стабилизации, при этом сигнал с инверсного выхода компарато я ра частоты 15 поступает на управляющие входы ключей 7 и 8, замыкая ик, а сигнал с прямого выхода компаратора частоты 15 поступает на управляющие входы ключей 5 и б,размыкая их. Импульсы, попавшие в цифровые окна, поступают через замкнутые ключи 7, 8 и соответствующие элементы ИЛИ 9, О на входы реверсивного счетчика 1 Э беэстатистической обработки. При этом величина постоянной времени стабилизатора коэффициента усиления спектрометрического тракта определяется вы 50 будет равна нулю, При п 1 = п коэфФициент ( будет стремиться к беско- нечности4824266ражением (1), что и обеспечивает вы"сокое его быстродействие.Использование изобретения обеспе 5чивает повышение быстродействия устройства для стабилизации коэффициента усипения спе ктроме триче ского тракта при низких загрузках спектрометрического тракта при одновременном снижении статистической составляющей погрешности при высоких его загрузках.Ф о.р м у л а и э о б р е т е н и яУстройство для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта, содержащее два блокацифровых окон, два реверсивных счетчика и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с управляющии входом спектрометрическоготракта, подключенного информационнымвыходом к входам блоков выбора цифровых окон, выходы которых подсоединенык соответствующим входам первого реверсивного счетчика, о т л и ч .а -ю щ е е с я тем, что, с целью уйеличения быстродействия при малых загрузках спектрометрического тракта,в него введены четыре ключа, четыреэлемента ИЛИ, счетчик и частотныйкомпаратор, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ и счетномувходу счетчика,. прямым выходом - куправляющим входам первого и второгоключей и инверсным выходом - к управляющим входам третьего и четвертого ключей, информационные входы кото 1рых соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ и выходамисоответственно первого и второго блоков выбора цифровых окон, первый реверсивный счетчик подключен вькодамик информационным входам соответственно первого и второго ключей и первому и второму входам второго элементаИЛИ, подсоединенного третьим Входомк выходу счетчика, а выходом -. к обнуляющим входам счетчика и первогореверсивного счетчика, выходы первого и второго ключей соединеныс однви входами соответственно третьегои четвертого элементов ИЛИ, подклю-:ченных другими входами к вьмодам.соответственно третьего и четвертогоключей, а выходами - к соответствующим входам второго реверсивногосчетчика, выходы, которого соединеныс соответствующими входами цифроаналогового преобразователя.Подл нсно езобретеяиям и открытиям прн ГКН Раушская наб., д. 4/5