Инспектор наложений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 690295 Союз СоветсмнвСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 130677 (21) 2495082/18-10с присоединением заявки Нов(51)М. Кл. С 01 П 5/247 Государственный комнтет СССР оо делам нзобретеннЙ и открнтиа(71) Заявитель Ленинградский институт ядерной Физики им, Б.П,Константинова АН СССР(54) ИНГПЕКТОР НАЛОЖЕНИЯ Изобретение относится к областиизмерительной техники. и, в частности,к устройствам для передачи выходногосигнала от датчика к регистрирующемуустройству.Инспекторы наложений выполняютследующие основные Функции:обнаружение наложений сигналов,соответствующих двум 1 или нескольким) 10независимым событиям;выдача логического сигнала наразрешение регистрации в регистрирующее устройство, если наложения непроизошло,На вход инспектора наложений поступают помимо импульсов, несущихполезную информацию, шумовые импульсы, вероятность появления которыхмного больше вероятности появленияполезного сигнала.Чтобы отселектировать полезныеимпульсы от шумовых в инспекторыналожений включена пороговая схема,уровень срабатывания которой выбирается, исходя иэ разумного компромисса между интенсивностью регистрациии погрешностью Формы кривой амплитудного распределения измеряемыхимпульсов, соответствующих, например,энергетическому расгределению исследуеьвх частиц, Действительно, при увеличении уровня срабатывания поро" говой схемы увеличивается число полезных сигналов, которые лежат ниже этого уровня и, следовательно, два наложенных импульса, один иэ которых будет ниже уровня срабатывания пороговой схемы, будут зарегистрированы в измерительном устройстве как один импульс, т.е. они рассматриваются как импульсы не наложенные. При сни- жении уровня срабатывания пороговой схемы увеличивается число шумовых импульсов, лежащих выше этого уровня, что приводит к существенному снижению интенсивности регистрации, как эа счет занятости регистрирующего; устройства на время обработки шумовых импульсов, так и эа счет того, что интерференция шумовых импульсов с полезными сигналами будет рассматриваться как наложение полезных сигналов и данный полезный сигнал зарегистрирован не будет.Однако форма кривой амплитудного распределения импульсов при уровне срабатывания пороговой схемы ниже определенной величины не улучшается, 690295йоскольку погрешность Формы кривой,обусловленная шумами, будет сравнима или выше погрешности, которуювносят полезные сигналы с амплитудой,близкой к уровню шума,Поэтому при изменении уровня шума,поступающего на нход инспектораналожений (что может быть обусловленолибо сменой входного усилителя, либо изменением постоянных времени Формирующего Фильтра н основном усилителе и т.п.) необходимо регулироватьуровень срабатывания пороговой схе 1 мы, чтобы избекать либо неоправданного снижения интенсивности регистрации, либо неоправданного искаженияФормы кривой амплитудного распределения импульсов. Дял регулировкипорога срабатывания пороговой схемыи установления его на требуемомуровне, н инспекторы налож ний зво дят злемееет цля Г 17 чной регуеиро не;иУРОВНЯ срабатываниЯ Георое"ОВОй с,;.емы, что с одной стороны являетсявесьма неудобным, так как необходимо иметь доступ к элементу регули 1 юРонки без Выключения блОка и контРоль НОе Гнездо р и с дру Гой стороееыдля регулирования уровня срабатынаееия пороговой схемы необходеВео 1 ТОнлекать квалиФициронанных специа.листов, которые непосредственно Яне участнуют в проведении экспери:ментов.Поскольку наложение может произойти как до того как сигнал,цостеегсноеГО максимальноГО значения(1 ееа - ".ф"ложсееие на Фронт), так и послепрохожпени л маеесимуаа сит нала (" на-.ложение на спад" ), инспек. оуы наложений строятся таким образом.чгобы избежать искажений Фар.ы кри=ной амплитудного распределения им:пульсов при любь 1 х наложениях.Известен инспектор наложений(инспектор интерналон) 1) кото 1 ый разреяеает прохождение ееерногс45импульса на изеяерительееое устрсйстно, но блокирует прохождение последующих импульсов до тех пор,. Искане пройдет определенное время послеПостУПЛЕНИЯ ПОСЛЕДЕеЕГО ИМП.гЕЬСа Самплитудой, ееревьешающей уровеньсраб атын анин по РОГОВОЙ схемын алОКЕНИЕ На г ПаЦ) ЕЕ Е аЕЕРЕЩаЕТ ЕЕООХождение импульса на измерительноеустройство, если за время длительности переднего Фронта имепульса 55поступил хотя бы один импульс. лежащий выше уровнЯ срабатываееиЯ пороговой схемы (наложение на Фронт).Недостатком,цанного инспектораналожений является тОр чтО при из яменении величины шума на его входеуровень срабатывания пороговойсхемы регулируется вручнуео,Известен инспектор наложений наспад и на Фронт импульса, который основан на принципе контроля базовой линии и Формы сигнала 2),Инспектор наложений выдает логический сигнал, разрешающий прохождение через линейные ворота измеряемого сигнала, если уровень на входеинспектора наложений менее заданной величины (50 мн, т.е. Выше уровня шума) и не произошло наложенийна Фронт импульса.Недостатком данного инспектораналожений является ручная регулирон"ка уровня срабатывания пиковогодетектора и стробируемого одноканального анализатора при изменении величины шума, поступающего на входинспектора.Наиболее близким к изобретениюепо технической сущности являетсяинспектор наложения (инспекторинтервалов) (3,", снабженный схемОЙ Обеспечивающей автоматическоеизменение времени блое(ироэки приизменении постоянных времени инспектируемых сигналон.Однако указанньй инспектор наложений также обладает недостатком:при изменении уровня шума на еговходе предусмотрена ручная регулиРовка порога срабатывания пороговойсхемы (Формирователь быстрых сигналон) для выбора оптимального соотношения между погрешностью Формыкривой амплитудного распределенияизмеряемых импульсон и интенсивностью регистрации,Целью изобретения является автоматическое отслежинание уровня срабатывания пороговой схемье,Это достигает я тем, что н инсгеектор наложений, содержащий пороговуюсхему и логику для выдачи сигналаналогке ни едоге олнительн О введеныдискриминатОР шумовых импульсОВсхема управления и иннертор, приэтом Один вход дискриминатора шумовых импульсов соединен со входомпороговой схемы, выход которойподключен к логике и второму входусхемы управления а выход дискриминатора шумовых импульсон соединенс парным входом схемы упранлеееия,выход которой подсоединен ко второмувходу дискримина сора шумовых импульсон и через инвертор ко второмувходу пороговой схемы.на Фиг. 1 приведена блок-схемапрецлагаемого инспектора налояений,: на Фиг. 2 - вариант технического решения схе ы управления; наФиг, 3 - диаграммы, поясняющиеработу инспектора наложений.Устройство содержит пороговуюсхему 1, дискримпнатор 2 шумовыхимпульсон, схему управления 3, ннвертор 4 и логику 5.На вход пороговой схемы поступаютшумовые и геолезные униполлрные им б 90295пульсы от источника (например усилитель, восстановитель постоянной составляющей и т.д.). Выход пороговойсхемы соединен со вторым входомсхемы управления и с логикой, которая выдает на регистрирующее устройство логический сигнал 1 отсутствие наложений, если наложение не произошло, и логический сигнал наложение, если последнее имеет место. Один вход дискриминатора 2 шумовых импульсов соединен с входом пороговой схемы, выход дискриминатора шумовых импульсов соединен с первым входом схемы управления, выход схемы управления соединен со вторым входом дискриминатора шумовых импульсов и через инвертор 4со вторым входом пороговой схемы.Инспектор наложений работаетследующим образом.В исходном режиме (полезные и шумовые сигналы на входе пороговой схемы отсутствуют) на выходесхемы управления имеется управляющее напряжение, которое изменяется от Бдо По по заданному закону (например ступенчато или пилообразно). Напряжение с выхода схемы управления, поступающее на второй входдискриминатора шумовых импульсов и второй вход пороговой схемы изменяет их уровень срабатывания от максимального значения либо до нуля, либо до определенного уровня, который может быть, в принципе, различным для каждой схемы. Логика выдает на 35 регистрирующее устройство логический сигнал отсутствие наложенийДискриминатор шумовых импульсов срабатывает от импульсов, имеющих полярность, противоположную полярности полезных (рабочих) импульсов. Так, если полезные импульсы имеют положительную полярность, то дискриминатор шумовых импульсов срабатывает от импульсов отрицательной полярности, превышающих его уровень срабатывания, В то же время пороговая схема срабатывает от импульсов, имеющих положительную полярность, превышающих ее уровень срабатыванияТакое построение предлагаемого инспектора наложений является весьма существенным, так как заключает в себе принципиальную возможность автоматически устанавливать уровень срабатывания пороговой схемы требу емой величины, который автоматически изменяется при изменении величины шума.При поступлении шумовых импульсов на вход дискриминатора (например, 6 в момент, когда уровень срабатывания дискриминатора шумовых импульсовблизок к нулю) на выходе дискриминатора шумовых импульсов появитсяпоследовательность импульсов от шу- у мовых импульсов, превышающих егоуровень срабатывания. Эти импульсыпоступают на вход схемы управления,напряжение на выходе схемы управления будет возрастать по абсолютнойвеличине, и, следовательно, будетвозрастать уровень обеих схем дотех пор, пока не достигнет значения амплитуд шумовых импульсов,вероятность появления которых задана.В режиме динамического равновесия уровень срабатывания дискриминатора шумовых импульсов и пороговой схемы будет колебаться относительно установившегося уровня навеличину + ьБ, которая выбираетсяисходя иэ конкретных условий,При увеличении ( уменьшении)величины шума, поступающего на входпороговой схемы и дискриминаторашумовых импульсов, уровень срабатывания обеих схем будет увеличиваться (уменьшаться) до новогозначения, поскольку вероятностьсрабатывания порогвой схемы и дискриминатора от шумовых импульсов,превышающих ранее установившиесяуровни срабатывания, увеличится(уменьшится).При подаче на вход инспектораналожений полезных импульсов вероятность появления шумовых импульсов, превышающих уровень срабатывания дискриминатора, уменьшается за счет того, что шумовая дорожка на время прохождения импульса смещена на его вершинуСледовательно, уровни срабатывания дискриминатора шумовыхимпульсов и пороговой схемы должныпонизиться, Чтобы уровень срабатывания пороговой схемы и дискриминатора не изменился, на второй входсхемы управления поступают стандартные импульсы в количестве, пропорциональном числу полезных сигналов,которые воздействуют на схему управления, таким образом, что уровеньсрабатывания дискриминатора и пороговой схемы не изменится.Схема управления может иметьаналоговое или цифровое схемноерешение. На фиг. 2 приведен одиниз возможных вариантов цифровогосхемного решения.Устройство содержит реверсивныйсчетчик б, управляемый генератор 7тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь 8.На реверсивный счетчик поступаютимпульсы от дискриминатора 2 шумовыхимпульсов и от управляемого генератора тактовых импульсов. Выходы реверсивного счетчика соединены с входами циАроаналогового преобоазователя, выход которого соединен с вторымвходом дискриминатора 2 шумовыхимпульсов и через иннертор 4 со нторым входом пороговой схемы 1.Схема управления работает следующим образом.В исходном режиме (полезные и шумовые сигналы на входе пороговой схемы и дискриминатора шумовых им" пульсон отсутствуют) управляющее напряжение на выходе схеиы управления изменяется с частотой генератора тактовых импульсов от Одо нуля (фиг.З) в соответствии с состоянием реверсивного счетчика. Уровни срабатывания пороговой схемы (Уп) и дискриминатора шумовых импульсон Щ) будут изменяться по такому же Ъакону, но полярность Ун противоположна полярности Уф.При поступлении шумовьцимпульсов (например, н момент времени, когда уровни срабатывания близки к нулю) на выходе дискриминатора шумо- И вцх импульсов появится последовательность импульсов от шумовых импульсов, превышающих уровень срабатывания дискриминатора. Состояние реверсивного счетчика будет изменяться, бу дет изменяться управляющее напряжение и, следовательно, изменяющийся при этом уровень срабатывания дискриминатора шумовых импульсон и пороговой схемы установится на уровне 3 Д амплитуд шумовых импульсов, веооятность появления которых задана.В режиме динамического равнонесия генератор тактовых импульсов будет сдвигать уровень срабатцва ния дискриминатора шумовых импульсон в сторону его уменьшения, а шумовые импульсы - возвращать его на исходный уровень.Уровень срабатывания пороговой схемы будет изменяться аналогично изменению уровня срабатывания дискриминатора шумовых импульсов, имея противоположный знак.При увеличении (уменьшении) величины шума, поступающего на вход пороговой схемы и дискриминатора шумовых импульсов, уровень срабатывания пороговой схемы будет увеличиваться (уменьшаться) до своего нового значения, поскольку число 5 О шумовых импульсов, превышающих урсвЕнь срабатывания дискриминатора шумовых импульсов, увеличится (уменьшится) .Очевидно, что уровень сраба тывания дискриминатора шумовых импульсов и пороговой схемы будет определен вероятностью поянлзния шумовых импульсов данной амплитуды и частотой генератора тактовых имйульсов. Чем ниже частота генератора, тем уровень срабатывания ука" занных схем будет выше и наоборот. Вероятность появления шумовых им" пульсов определена величиной шума у и, изменяя частоту генератора так" тоных импульсов, можно установить порог срабатывания пороговой схемы н дискриминатора на уровне амплитуд шумовых импульсов, вероятность появления которых задана. При повышении загрузки вероятность появления шумовых импульсон, превышающих уровень срабатывания дискриминатора шумовых импульсов эа одинаковый промежуток времени, уменьшится, и, следовательно, уровень срабатывания пороговой схемы может понизиться. Чтобы этого не произошло, на управляющий вход генератора тактовых импульсов поступают стандартные импульсы с выхода пороговой схемы и изменяют его частоту так, чтобы сохранить тот же уровень срабатывания пороговой схемы, который установился при отсутствии полезных сигналов.Таким образом, достоинства изобретения состоят в следующем:отпадает необходимость ручной подстройки уровня срабатывания пороговой схемы при изменении уровня шума на входе инспектора наложений;уровень срабатывания пороговой схемы устанавливается автоматически и отслеживается относительно амплитуд шумовых импульсов, вероятность появления которых задана;при изменении, загрузки уровень срабатывания пороговой схемы не изменяется.формула изобретенияИнспектор наложений, содержащий пороговую схему и логику для выдачи сигнала наложение, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью автоматического отслеживания уровнй срабатывания пороговой схемы, н него введены дискриминатор шумовых импульсон, схема управления и иннертор, при этом один вход дискриминатора шумовых импульсов соединен с входом пороговой схемы, выход ко" торой подкпочен к логике и второму входу схеьж управления, а выход дискриминатора шумовых импульсов соединен с первым входом схемы управления,ньход которой подсоединен ко второму входу дискриминатооа шумовых импульсов и через иннертор ко второму входу пороговой схемою.Источники информации,принятые но внимание при экспеотизеХе СаВех 1 оХХП е;.заХе ИцсХРпзг. алс 1 Иейй 1964, 29, 357.2. И.С.Яггацэез е. аХ. ЯЯ1967, 38, 6, 725.3. Лнторсксе свидетельство СССР9 436980, кл Д 01 В 5 У 247, 1972690295 ав ит ель Ь. Ас т аховед О, Андрейко Корректо едактор Л.Бибер ыетни е 2 коми и от ан лиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,Заказ 5948/36 Тира ЦНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, Зббтвеннобретен35, Ра Подписноеета СССРрытийаб.,д.4/5