Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
6.4.2. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ НАКОПИТЕЛИ
Накопители на магнитной ленте получили наибольшее распространение в устройствах массовой памяти. Однако длительная эксплуатация выявила у них ряд серьезных недостатков. Кроме потери информации, связанной с дефектами магнитоносителя, к ним относятся также сравнительная сложность лентопротяжных механизмов и главное — значительный расход ленты, достигающий в экспериментах с большими загрузками многих километров в сутки. Последнее обстоятельство усложняет обработку и хранение информации. Поэтому разрабатываются новые типы долговременных ЗУ.
Оптоэлектронные запоминающие устройства обеспечивают значительно большую плотность записи, примерно на два порядка, по сравнению с магнитными накопителями. В вычислительной технике их используют иногда в качестве постоянных ЗУ большой емкости в машинах-переводчиках. В последние годы их начинают применять для видеозаписи в виде оптодисковых устройств.
В оптических запоминающих устройствах запись информации и считывание ведут разными способами. В ЗУ с записью на фото-чувствительную или термочувствительную пленку применяют оптические дефлекторные системы, которыми ведется построчная
308
или постраничная запись. Для считывания данных применяют фотодиодные матрицы.
Особенно высокую плотность записи обеспечивают оптодисковые системы. В них запись ведется узким световым лучом на поверхности вращающегося фоточувствительного диска. В качестве источников света применяют как лампы накаливания, так и лазеры. Информация считывается с дорожки шириной 1—2 мкм. Для этого применяют различные следящие системы, основанные на использовании подвижных зеркал и электронно-лучевых трубок. В последнем случае из-за малой инерционности следящего устройства возможны запись и считывание информации по спирали и по радиусу диска. Такие системы отличаются очень малой скоростью вращения диска, не превышающей нескольких оборотов в минуту.
Оптодисковые ЗУ особенно перспективны для хранения больших объемов информации, в частности они уже находят применение для хранения пакетов программ для мини- и микро-ЭВМ.
Для ядерных исследований было разработано устройство массовой памяти голографического типа. В этом устройстве запись кодов, полученных после ЦАП, ведется при помощи оптической лазерной системы (рис. 6.11). Когерентный пучок света делится на два луча: предметный 1 и опорный 2. Предметный луч проходит через транспарант 3 — оптоэлектронное устройство, формирующее страницу кодов. Оба луча образуют на фотопленке голограмму этой страницы 4. Воспроизведение информации также ведется лазерным лучом. Восстановленное изображение кодов считывается фотодиодной матрицей 5.
Основное преимущество голографического устройства массовой памяти — высокая надежность, которая обеспечивается тем, что частичное повреждение или загрязнение голограмм не приводит, как известна, к потере информации. В то же время рассмотренная система очень сложна и дорога и может быть использована лишь для уникальных экспериментов.
§ 6.5. КОРРЕЛЯТОРЫ-УСРЕДНИТЕЛИ
В экспериментальной ядерной физике, в некоторых технических приложениях, в биологии и др. необходимо исследовать эффекты, замаскированные значительным уровнем шумов или некоррелированным фоном. Как правило, в таких исследованиях применяют датчики постоянного тока, например токовые ионизационные камеры. Однократное измерение подобных процессов не позволяет
Рис. 6.11. Устройство массовой памяти голографического типа
309
выявить эффект, он «тонет» в шумах. Значительно улучшить отношение сигнал/шум и тем самым получить истинную картину удается многократным повторением процесса и его усреднением в последовательные интервалы времени.
Допустим, что изучаемый процесс начинается в момент /0 и многократно повторяется. Поступающий от датчика сигнал f(t) можно представить в виде суммы исследуемого сигнала Uc(t) и шума Um(t).
Поскольку исследуемый сигнал коррелирован с синхронизирующим импульсом, управляющим измерительным устройством, то его мгновенные значения Uci суммируются линейно и при R кратных повторениях получим
v?/oi(0=Wc(0. (6.1)
1
Шум не коррелирован с исследуемым процессом и является величиной случайной и знакопеременной
^Umi (О = /U2uil (t) +U2ui2 (t) + . . .+ U2uir(I) = VR Um (t). (6.2) 1
Таким образом, после_і? суммирований отношение сигнал/шум становится равным "|//? UjUmy т. е. улучшается в "1/7? раз.
Для усреднения сигналов в последовательные интервалы времени применяют корреляторы-усреднители аналогового или цифрового типа.
6.5.1. УСРЕДНИТЕЛЬ С АНАЛОГОВОЙ ПАМЯТЬЮ
На усреднитель с аналоговой памятью (рис. 6.12,6) поступают сигналы и синхронизирующие импульсы (рис. 6Л2, а). Каждым синхронизирующим импульсом запускается генератор, вырабатывающий последовательность импульсов, которыми управляется формирователь мгновенных значений и коммутатор. Формирователь мгновенных значений является по сути дела линейным пропускателем, через который в течение коротких интервалов времени проходят сигналы. При помощи коммутатора эти сигиалы последовательно поступают в накопительные конденсаторы Ci, при этом сигнал, сформированный в момент А, заряжает Cl, сигнал, сформированный в момент заряжает C2 и т. д. После достаточного числа повторений процесса R производится последовательное считывание конденсаторов и данные выводятся на самописец или другое внешнее устройство. Коммутатор в аналоговом усреднителе выполняется на полевых транзисторах, обладающих, как известно, очень высоким входным сопротивлением. В результате удаеіси сделать постоянную времени разряда накопительных конденсаторов (ольше нескольких часов. Диалоговые усреднители сравнительно просты, но требуют тщательного подбора элементов, и их не делают более чем на IO2 каналов.
