Счетчик фотонов

союз советсних цидлистич усни СПУБЛИК 19) (11С 01 д 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Кпо изОБРетениям и ОтнПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ТЕНИ И АВТОРСКОМУ ЛЬСТВ 1) 4 ьство СССР /44; 1983, тво СССР /44, 1983. ИСАНИЕ ИЭ(57) Изобретение относится к измере ниям интенсивности слабых световых штоков. Цель изобретения - повышени точности измерений за счет сокращения длительности процесса измерения накопления. Счетчик содержит ФЭУ 1, дискриминатор одноэлектронных импульсов 2, кольцевой регистр сдвига 3, блок 4 триггеров Фотонов, ОЗУ 5, ,(Я+1) .разрядный сдвиговый регистр 6 элемент ИСКЛЯЧАЮЮЕЕ ИЛИ 7, В.В-триггер 8, схему синхронизации 9, триг-. гер 10 режима управляемый тактовый генератор 11, делитель 12 тактовой частоты на Я адресный счетчик 13 слов, адресный счетчик 14 бит и блок вычисления и управления 15 (БВУ), Сокращение длительности процесса накопления достигается за счет увеличения скорости передаци данных из ОЗУ 5 в ОЗУ БВУ 15. Яри этом решение о передаче информации из -й ячейки ОЗУ 5 в ОЗУ БВУ 15 принимается на основании результата сравнения состояний двух соседних ячеек ОЗУ 5 устройства, причем процесс передачи происходит лишь тогда, когда в соседних ячейках зафиксирована противоположная информация ц 1 и О или "0" и "1", Так как таких пар в ОЗУ устройства значительно меньше, цем всего ячеек, то основные затра- (, ты времени на передачу информации определяются только их количеством, а не объемом ОЗУ устройства, 1 ил.Изобретение относится к областиизмерений и может быть использованодля регистрации слабых и сверхслабыхсветовых потоков в физике, лазерномзондировании атмосферы космических исследованиях, люминесцентноми спектральном анализах, химиии т.д.Цель изобретения - повышение точности измерений путем сокращения длительности процесса накопления.На чертеже представлена блок-схема счетчика.Счетчик фотонов содержит ФЭУ 1,дискриминатор 2 одноэлектронных импульсов (9 ОИ)0-разрядный кольцевойрегистр 3 сдвига, блок 4 И триггеровфотонов, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5 О+ разрядный регистр 6 сдвига логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, КЯ-триггер 8, схему 9 синхронизации, триггер 1 О режима, управляемый тактовый генератор 11, делитель 12 тактовой частоты на В, адресный счетчик 13 алов, адресный счетчик 14 бит, блок 15 вычисления и управления (БВУ) и шину 16 питания.Выход ФЭУ 1 подключен к входу ДОИ 2, выход которого подключен к первым входам блока 4 триггеров Фотонов, выходы последних подключены к первым входам управления ОЗУ 5 входы данных ОЗУ 5. подключены к шине 16 питаниякаждый 1 Й разряд выхода данных ОЗУ 5 подключен к -му разрядувхода И+1 разрядного регистра 6 сдви" га, где= 1 Ж, выходы нулевого и первого разрядов М+ разрядного регистра 6 сдвига подключены к пер" вому и второму входам логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 выход которого подключен к первому входу КБ-триггера 8, выход последнего подключен к входному регистру БВУ 15 и к второму входу управляемого тактового генератора 11, выход схемы 9 синхронизации подключен к первому входу триггера 1 О режима, его выход к первому входу управляемого тактового генератора 11, выход которого подключен к входам кольцевого регистра 3 сдвига, делителя 12 тактовой частоты на Я адресного счетчика 4 бит и к входу управления Я+ разрядного регистра 6 сдвига, выходы кольцевого реглстра 3 сдвига подключены к вторым входам блока 4 триггеров фотонов, выход делителя2 та ктовойчастоты на М подключен к второмувходу управления ОЗУ 5 и к входуадресного счетчика 13 слов, адресные выходы которого подключены кадресным входам ОЗУ 5 и к входному .регистру БВУ 5 адресные выходы адресного счетчика 14 бит подключенык входному регистру БВУ 5. Выходнойрегистр БВУ 15 подключен к второмувходу КВ-триггера 8, выход управления адресного счетчика 13 слов подключен к второму входу триггера 10режима, второй выход адресного счетчика 13 слов подключен к третьемувходу управления ОЗУ 5,Счетчик работает следующим образом.Схема 9 синхронизации синхроннос моментом излучения зондирующего импульса вырабатывает сигнал, которыйустанавливает триггер 1 О режима врабочее состояние. Уровень сигнала свыхода триггера 10 режима разрешаетработу управляемого тактового генератора 11. ОЗУ 5 устанавливается врежим "Запис ь". Та ктовые импульсы суправляемого тактового генераторапоступают на кольцевой регистр 3 сдвига, который вырабатывает последовательность разрешающих импульсов,поступающих поочередно на каждый изтриггеров фотонов ТФ 1-ТФ 1 блока 4,Запись входной информации (состояние ДОИ 2) происходит в те трите,ры блока 4, в которых одновременноприсутствует единица на обоих входам. С целью устранения потерь нафронтах соседних временных интервалов в счетчике используетсн ДОИ 2,изменяоций на противоположное своесостояние с приходом каждого (и только) Фотоимпульса. Поэтому в блоке 4триггеров фиксируется момент поступления Фотоимпульса путем переходасостояния соседних триггеров в противоположное состояние, После прохождения Ы управляющих импульсов накольцевой регистр 3 сдвига циклФормирования слова заканчиваетсяи оно импульсом с делителя 12 тактовой частоты на И записывается в ячейку ОЗУ 5 адрес которой Формирует-.сн адресным счетчиком 13 словСледующая серия Ю импульсов с управляемого тактового генератора 11на кольцевой регистр 3 сдвига фор"мирует новое слово, которое эаписы5105 20 25 30 35 40 45 вается в следующую ячейку ОЗУ 5Таким образом, в счетчике реализуется принцип складного метра, когдавременная шкала, наименьшим делениемкоторой является длительность временного интервала, равная периодуследования тактовых импульсов с управляемого актового генератора 11,делится на И слов, которые последовательно "записываются" в ОЗУ 5. Приэтом, если ОЗУ 5 имеет К ячеек, тов таком ОЗУ хранится содержимоеК И временных интервалов, сложенных по КИ разрядных слов,Номер временного интервала, вкотором зарегистрировано поступление одноэлектроиного импульса, определяется какА 1 Ж+Иы, где Юксостояние адресного счетчика слов вмомент поступления Фотоимпульса,И Б 1 Т - номер бита (триггер фотона),в котором зарегистрирован данныйФотоимпульс,После прохожденияК состоянийадресный счетчик 13 слов переводитОЗУ 5 в режим "Чтение", При этомданные (читаемое слово). парал- .лельно вводятся в И+1 разрядный регистр 6 сдвига и под действием тактовых импульсов начинают "извлекаться" иэ регистра 6, параллельно ведется подсчет тактовых импульсов вадресном счетчике 14 бит, После каждого сдвига анализируется содержимое нулевого (И+1)-го и 1-го бит И+1разрядного сдвигового регистра 6,Если их содержимое не различается,значит в этих ячейках (и, соответственно, в соответствующих временныхинтервалах в цикле записи) информация о поступлении фотоимпульса нефиксируется. Сдвиг информации в регистре 6 сдвига продолжается с частотой управляемого тактового генератора 11. Если же в соседних ячейках обнаружена противоположная информация, например "1" и "0" или "0"и "1", то на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 возникает активный уровень, который переводит врабоче. состояние ВВ-,триггер 8. Сигнал с выхода последнего останавливает работу управляемого тактового генератора 11, приостанавливая, таким образом, процесс анализа выход"ных данных ОЗУ 5. Этот же сигнал воспринимается БВУ .15 через входной регистр как сигнал наличия информации,которую нуж .,-.:, . - .ь,-.;,.уэтом в БВУ вводится адрес, представляющий собой состояния адресногосчетчика слов и адресного счетчикабит, который интерпретируется какадрес ячейки ОЗУ БВУ 15, к которойследует приба вить едини цу, Процессзавершается выводом через выходнойрегистр БВУ 15 сигнала, сбрасывающего в исходное состояние КЯ-триггер 8,тем самым разрешая дальнейший анализ данных, находящихся в регистре6 сдвига. Если в следующем циклесдвига в нулевом и первом разрядахрегистра 6 сдвига опять одинаковаяи нформа ци я, то сд ви г продолж а етсядалее, если разная - повторяется процесс передачи данных в ОЗУ БВУ 15.После И импульсов сдвига в регистр6 сдвига параллельно вводится новоеслово и начинается новый цикл егоанализа,После прохождения К состоянийадресный счетчик вырабатывает сигнал, сбрасывающий триггер 10 режима, который запрещает работу управляемого тактового генератора 11 иподготавливает устройство к новомуциклу "Запись - считывание" который начинается с поступлением очередного синхроимпульса со схемы 9синхронизации,Многократное повторение циклов",Записи - считывания" ведет к накоплению в ОЗУ БВУ 15 профиля интенсивности потока фотоимпульсов, по которому вычисляются профили Физическиххарактеристик атмосферы - прозрачности, температуры, влажности и т,д,Таким образом, разделение процесса чтения,на два этапа - анализ и чте"ние, причем анализ содержимого битапроисходит с максимальной скоростьюи только чтение тех ячеек, где обнаружена информация (а не всех подряд), позволяет увеличить скоростьпередачи данных, сократить общее время накопления информации путем созда ния возможности увели чить частоту посылок зондирующих импульсов и сниэить методическую ошибку, связаннуюс изменением измеряемого параметра за время накопления,формула и зоб рет ения Счетчик Фотонов, содержащий ФЭУ,дискриминатор одноэлектронных имЗаказ 3990 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,161 1 пульсов, блок из И триггеров фотонов, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок вычисления и управления (БВУ), схему синхронизации, триггер режима, управляемый так товый генератор, кольцевой регистр сдвига, делитель тактовой частоты на И, адресный счетчик слов и шину питания, причем ФЭУ подключен к входу дискриминатора одноэлектронных импульсов, выход которого подключен к первым входам триггеров фотонов, выходы которых подключены к И первым входам управления ОЗУ, вход данных ОЗУ подключен к шине питания, выход схемы синхронизации подключен к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к входам делителя тактовой частоты на И и кольцевого регистра сдвига, выходы которого подключены к вторым входам триггеров Фотонов, выход делителя тактовой частоты на И под-, ключен к второму входу управления ОЗУ и к входу адресного счетчика слов, первый выход управления которого подключен к второму входу триггера рбаима, адресные выходы адресного счетчика слов подключены к адресным входам ОЗУ и входному регистру БВУ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены И+1 разрядный регистр сдвига, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, КЯ-триггер и адресный счетчик бит, причем выходы данных ОЗУ подключены к входу данных И+1 разрядного регистра сдвига, при этом х-й разряд ОЗУ подключен к -му разряду И+1 разрядного регистра сдвига, где 11 И, нулевой и первый разряды И+1 разрядного регистра сдви" га подключены к первому и второму входам логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ; вход которого подключен к первому входу КЯ-триггера, выход КЯ-триггера подключен к входному регистру БВУ и второму. входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к входам управле.ния И+1 разрядного регистра сдвига и 25 адресного счетчика бит, адресные выходы которого подключены к входномурегистру ВУ, выходной регистр БВУ подключен к второму входу КЯ-триггера, второй выход адресного счетцика слов подключен к третьему входу уп" равления ОЗУ.