Способ измерения интенсивности последовательности случайных импульсов

носится к зиметриирацииергий,ение ении, регисразличных эод приборараспада. О изл вантох нативно частиц.и поступаю о закоо может у радиоаыть испо а необхо нтенсивн щиеся по вели Известны с ных (логарифм торых требуем стигается испльзованием изическ ике илиэлементов н)х цепях,остаток указанв том, что нелзначительный разца к образцуки, которую всл днь ого способа сонейные элементы тоит имеют от об либро зброс параметров что требует каанну теор твие нестаГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Матвеев В.В., Хазанов Бборы дпя измерения ионизируючения. М. Атомиздат, 1972,Ргавег Н.1. "Ап ассигагешхс гаешегег гог гошйош Рц 11 ЕЕЕ ТгапвасТ).опв оп Нпс 1. БеЧ, 21, р 5, р.31-38.(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВ НОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ, путем преобразования ее зовано в тех случаях, когмо измерять одним приборомти, существенно различаюине.особы создания нелиней ческих) датчиков, в коя характеристика доинейностеи в самом да ользованием нелинейных 2последовательность импульсов, имеющих постоянную амплитуду и разную цлительность,определяемую упорядоченной последовательностью аннулирующих им-, пульсов, выделения постоянной составляющей и регистрации ее, о т л и -а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения получения заданной выходной характеристики, аннулирование им" пульсов постоянной амплитуды производят по случайному закону Р(г) удовлетворяющему выражениюЛИ- р(с)Д е а = -чар),огде Ч(р) - выходная характеристика. бильности во времени нелинейных элементов, необходимо периодически повторять.Известен также способ, реализованный в устройстве, представляющем собой логарифмический измеритель интенсивности случайных импульсов, согласно которому измерение интенсивности последовательности случайных импульсов производят путем преобразования ее в последовательность импульсов постоянной амплитуды и разной длительности, определяемой упорядоченной последовательностью аннулируюших импульсов, выделение постоянной составляющей и регистрации ее.Недостатками способа являются не" обходимость формирования значительного числа упорядоченных последовательностей лирующих импульсов, отсутствие етического метода, б 87949позволяющего выбирать число упорядоченных последовательностей и частотыимпульсов этих последовательностейдля обеспечения требуемой выходной5характеристики.Целью изобретения является обеспечение получения заданной выходнойхарактеристики прибора.Поставленная цель достигается тем,что аннулирование импульсов постоянной амплитуды производят по случайному закону Р(с), удовлетворяющемувыражению-РФ 15огде )Р) - выходная характеристика.Изобретение поясняется фиг.1, накоторой изображена структурная схемаизмерения интенсивности последователь ности. случайных импульсов, где 1детектор, 2 - логическая ячейка с дву-мя входами А и Б, 3 - блок случайногозапуска, 4 - внутренний генератор импульсов, 5 - фильтр, 6 - выходной регистр, 7 - измеритель амплитуды выходного сигнала.На фиг,2 показана выходная характеристика; на фиг.3 - соответствующий этой характеристике закон распределения моментов случайного запуска,Измерение осуществляется следующим образом,На вход А логической ячейки 2 поступают сигналы от детектора 1. Поступление каждого сигнала формируетна выходе ячейки 2, отклик в виде постоянного во времени сигнала единич"ной амплитуды. Блок случайного запуска, 3 в случайные моменты времени 40запускает внутренний генератор 4 аннулирующих импульсов, поступающих навход Б ячейки 2. Под действием этихсигналов на выходе ячейки 2 амплитуда сигнала обращается в нуль, Таким 45образом, выходной сигнал ячейки 2имеет вид прямоугольных импульсовединичной амплитуды и различной, случайной длительности. Эти импульсы проходят через фильтр 5, выделяющий постоянную составляющую выходного тока,т.е. его среднее ло времени значение,которое на выходном резисторе создаетнапряжение, регистрируемое измерителем амплитуды выходного сигнала. 7.Работа блока случайного запуска 3организована так, что после предыдущего запуска следующий произойдет винтервале времени С 1+(1 С с вероятностью Е (С) с 1 й, За нуль отсчета времень принят момент предыдущего запуска. Тогда ФункцияР(1) = Г(х)с 1 х Р(0) = 0(1) дает вероятность того, что очередной запуск внутреннего генератора аннулирующих импульсов 4 произойдет в интервале (О,С) после предыдущего запуска. Вероятность отсутствия очередного запуска внутреннего генератора 4 в том же интервале времени равна(1 С Сигналы, поступающие с детектора 1, распределены во времени по закону Пуассона. Обозначим через "Р" среднее число частиц, регистрируемых в единицу времени. Тогда вероятность прихода очередного сигнала от детектора 1 на вход А ячейки 2 в интервале СТ + с 11 после того, как их не было в течение времени (О,й) равнаЦ)(е)(1 е = Ре с 1 с(3)Пусть в момент Т = 0 на вход Б ячейки 2 пришел сигнал внутреннего генератора импульсов 4. Второй сигнал генератора 4 по команде блока случайного запуска 3 появится на входе Б ячей. ки 2 в интервале+ (1 с вероятностью Ю(С)с 1 С. Для моментов О с.хс с детектор 1 с вероятйостью Еп(х)(1 х даст на выходе ячейки 2 единицу в ин" тервале х 1 х + с 1 х, В интервале (О,С) единица на выходе ячейки 2 будет держаться в среднем (относительно моментов прихода сигналов детектора 1 время Т(е), равноеТ(с) =(с-х)й(х)с 1 хф -р 1щ(с-х)Р 1 с 1 х = е- (1-Х )Р(4)При Р =О, Т =О, при Рсо Т- й, как и должно быть по физическим соображе". ниям. Средняя длительность интервала между двумя аннулирующими импульсами внутреннего генератора 4 определяется формулой ог е) = ( се(е)д (5) Длительность существования единичной амплитуды на выходе ячейки 2, усредненная по различным интервалам между двумя последующими импульсами генератора 4, равна т т(с)Г(е)де =/Ге - - ( - 1 )хо х й(СИЕ =Се --(1-2 ) х К(Е)аЕ (6)Регистрируемое вольтметром 7 на выходном резисторе 6 фильтра 5 напряжение пропорционально величинеТ)7 -рФ Ч(Р) - - - - 1 -- - - -(1-1 )(с) Сй) Рх Й(1)ЙС (7,"Примем за единицу времени величину (й) - средний интервал между двумя случайными запусками внутреннего генератора 4. Тогла соотношение (7), связывающее закон распределения Ч)(й) моментов запуска генератора 4 с зависимостью Ч(Р) выходного сигнала от интенсивности Р импульсов детектора 1, примет более простой вид-р ч(Р) - 3 -- + -1 е(с)а (8)Р РВыходная характерйстика Ч(Р) известна, а функцию Ч(С) находим, решая интегральное уравнение (8), Это уравнение можно привести к стандартному виду, используя соотношение (2), в результате получимр 1СР(Е)1 йй = ф (Р) = 1 - Ч(Р) (9) Отсюда видно, что в математичес-ком отношении задача сводится к нахождению функции-оригинала Т) поР- (й Ч(Р) 1 -1/Ръ (а/ о)/Р Величина (йсвязана с параметрами2Р,Р,Р, входящими в формулу ( 3), соотношением2 1 1 п(Рф/Р ЪСе- - (1- - )-- 2 1 п(Р/Ро) (4) Интервал интенсивностей (Р,Р ) вну ри которого выходная характеристика Ч(Р) изменяется строго по логарифмическому закону, может задаваться произвольно. Требования к точности вычислений не слишком велики, поскольку важна не сама функция (С), а лишь то1Для получения, например, логарифмической выходной характеристики непрерывную функцию Ч(Р), удовлетворяющую предельным условиям (11) и (12), можно задать в виде 0(РсР1 п(Р)Р,) РР с Р (13) Р ) Ру.ее свойство чтобы при подстановке винтеграл (9) она давала требуемую зависимость Ч(Р).В иллюстративных целях зависимость Ч(Р) была взята в виде, позволяющим дпя уравнения (9) найти простоеаналитическое решение Ч(Р) 1 +.А 1 п( --- ) + В 1 п( -- )Р+ 06 Р+9 Р+Р+ где А,В, М, ,- постоянные. Соотношения (11), (12) будут выполнены,55 известному изображению, которое получается иэ 1) при помощи преобразования Лапласа. Условия (2), которымдолжна удовлетворять функцияС),накладывают некоторые ограничения на У (Р), а следовательно, ина выходную характеристику Ч(Р).Известное из теории преобразования 10 Лапласа соотношение1 иа Р Р(Р) = С(0) = 1 (1 О)р-ь юприводит к асимптотической формулепри Р-ь со У(Р) = -- 315р УЧ(Р)1Р(12)фГгде (й ) = ь й Г (С) дС - средний квадрат интервала между двумя последова тельными импульсами генератора 4.Уравнение (9) может быть решено относительно Ц)(й) при произвольнойфункции Ч(Р) различными аналитическими и численными методами,.6879 Составитель Ю.ГринеТехред Л.Олийнык Тито орректор И.Иаксимишинец едакто каз 4353 Тираж 355 1 ПИ Государственного омитета 11303 5 у:1) . ква уПодписноео изобретениям и открыти 35, Раушская наб., д. 4/ ВН при ГЙНТ ССС роизводственно-издатель)кий комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 если параметры, входящие в формулу (15),и величину 1)подчинить условиям: А,+ В 1- 1) = 1; А+В)1 п 1 1;и с А В= 0,68Г-(е)= 7 ф 8Отвечающая этим параметрам функция(5) построена пунктиром на фиг,.2.Методом наименьших квадратов в координатах (У, 1 пР) была найдена прямая,соответствующая зависимости 15 49вЧ(Р) = ОВ 141 п,(Р/Р ); Р = 0,810 которая в интервале 10 фсР с 10 отклоняется от зависимости (15) со среднеквадратичной погрешностью 67"- 107. Увеличивая число слагаемых в (15) и число варьируемых параметров, можно уменьшить ЬЧ при значительно большем диапазоне изменения интенсивности "Р".Подставив (15) в (9)получим1 )с ас ф р) :Р +М Р +ф