Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
310
^UHAyUHuJUfJy— . . - a
'*QUJlUe импульсы ________^_____________________________^
Синхронизируй
Каналы -----------—і—і—і—»-------------------------LJ-і-і.
'cI+2^3 ^1^2^3
Синхронизирующие импульсы
K ..k...L
о-----н Генератор
о
Коммитпп mnn
Canonuceu1
^Wv- Формирователь
о-----^ мгновенных
значении
Рис. 6.12. Временные диаграммы к рассмотрению процесса усреднения (а) и усреднитель с аналоговой памятью на емкостях (б)
6.5.2. ЦИФРОВОЙ УСРЕДНИТЕЛЬ
Большей универсальностью и высокими параметрами по сравнению с аналоговыми схемами обладают цифровые усреднители. В них также производится «вырезание» мгновенных значений сигнала. Далее эти значения преобразуются в коды, суммы которых накапливаются в ЗУ.
Структурная схема цифрового усреднителя приведена на рис. 6.13. Синхронизирующий импульс запускает генератор, вырабатывающий последовательность опрашивающих импульсов. Они поступают на формирователь мгновенных значений сигнала и счетчик номера канала.
Сформированные импульсы с амплитудой, равной мгновенному значению сигнала, в АЦП превращаются в код. Соответствующее этому коду число добавляется к числу, хранящемуся в канале, адрес которого устанавливается счетчиком номера канала.
Заметим, что в данном случае в отличие от обычных анализаторов в канал добавляется не +1, а число, причем оно может иметь разные знаки (±) в зависимости от мгновенного значения сигнала. Поэтому арифметическое устройство в усреднителе выполняет операцию сложения двух чисел.
Повышенное требования предъявляются также и к АЦП. Его быстродействие определяется скоростью исследуемых процессов и должно быть тем выше, чем больше эта скорость.
Цифровые корреляторы-усреднители выполняют на сотни и тысячи каналов. Эффективность работы таких приборов показана на
311
Арифметическое
устройство
Синхронизируй LU-Z
иМПЦЛЬСй/
К KA-
\
f I 1 I
Co ¦/ /VX/ I
Q . .J
I
'. + чи:ло}
F
иг сметчика /* канала (кед адреса;
Сигнал f(t) -Vw—V/WV-
С'/Єп'-<и-< 'V «CLHCLfiCL
Ферм и ров а те г с АЦП
м:новен»ь,х
значений
Cu HXpGh из UpUг: M и е им пульси
Генератор
Мгновенные значения (на Sx. А ЦП)
Рис. 6.13. Структурная схема цифрового коррслятора-усрсдпптслт
Сигнал Шцм
k L_ _
і к j X ( ^ SZ
!Mi! !!!!МММ I 1 1 ^ I I I MN !Vf!!; і. і * M І і і м і I : I І I I MiiNiiMiNI ^
IJMiiMM I I M I I I ! I J I M J IiJ !Lj IN 1 I ! 1 і 1 і 1 * I I I !I M j M I M I T I I I I 1 і I M I I I ! I T ! !і і 11 і і і 111!! ,
ч ! м M1 j Ii г
IMMW —
Рис. 6.14. Иллюстрация «выделения помощью коррелятора-усреднителя
Сагнал+іиум
• 50-й цикл
WO-LL U1LLKA
Cb
5-
500-й цикл /
'> сигнала из шумов с
312
рис. 6.14, на котором видны исходный сигнал до смешения с шумом и процесс его «выделения» из шумов, значительно его превышающих.
Цифровой усреднитель может быть использован при работе с токовыми детекторами в спектрометрах по времени пролета. В этом случае возможна работа при больших эффективных загрузках, чем с обычным временным анализатором. Подобная методика успешно применялась для исследования ядерного гамма-резонанса. В отличие от рассмотренной схемы в этом спектрометре на входе расположен интегратор, который накапливает заряд за время, отводимое каналу. Сигналы интегратора также преобразуются в числа, которые далее суммируются.
Цифровые усреднители можно выполнять на микропроцессорах и микро-ЭВМ при условии, что время выполнения ими арифметических операций не превышает ширину канала. Подобные усреднители более универсальны, на них можно вести предварительную обработку результатов.
§ 6.6. КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЕ
СПЕКТРОМЕТРЫ
6.6.1. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД В НЕЙТРОННОЙ
СПЕКТРОМЕТРИИ
Спектрометры, основанные на методе времени пролета, широко применяют для нейтронных исследований. В классических спектрометрах этого типа, рассмотренных в гл. 4, создаются периодически повторяющиеся нейтронные импульсы — пачки нейтронов. Для этого используется импульсная работа ускорителей или модулируется нейтронный пучок реактора с помощью прерывателя. По времени пролета нейтронами некоторого расстояния — пролетной базы определяется их энергия. Помещая на пути нейтронов исследуемое вещество (образец), молено измерять такие важные константы, как сечения захвата, рассеяния и т. д.
Число нейтронов, достигающих детектор, ограничено, поэтому измерения ведут в течение длительного времени. Многоканальный временной анализатор нейтронного спектрометра сортирует во времени и регистрирует импульсы, поступающие от нейтронного детектора после каждой нейтронной пачки. И в каналах временного анализатора шириной tu постепенно накапливается сумма импульсов Ck .
С выхода анализатора снимается временное распределение Cu = I (t)t характеризующее исследуемый нейтронный спектр Ck = = f(En), где En— энергия нейтронов с временем пролета t.
Отметим, что такое временное распределение можно получить, имея достаточно интенсивную нейтронную пачку и производя регистрацию не импульсной, а токовой ионизационной камерой. В этом случае исследуемый спектр можно наблюдать при помощи осциллографа на выходе усилителя детектора, привязывая развертку к моменту возникновения нейтронной пачки.
