Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 3.45 приведены графики просчетов в зависимости от я0т/ для разных коэффициентов пересчета tn, где график т= 1 соответствует простой, не пересчитывающей схеме с мертвым временем т. Зная скорость поступления импульсов п0 (имп./с). и допуская определенный процент просчетов, найдем необходимое разрешающее время отдельных ячеек или секций счетчика. Например, для двоичной схемы при г] = 1 % разрешающее время второй ячейки может быть сделано примерно на порядок хуже, чем у первой ячейки; разрешающее время третьей ячейки может быть в пять раз хуже, чем у второй ячейки. Однако разрешение последующих ячеек (4-й, 5-й и т. д.) можно увеличивать не более чем в 2 раза.
При работе с периодическими импульсами разрешающее время каждой последующей ячейки, начиная уже со второй, нельзя увеличивать больше чем в 2 раза. На практике неудобно все ячейки делать с различным разрешением. Обычно ячейки объединяют по разрешению в несколько групп.
§ 3.7. ИЗМЕРЕНИЕ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ
3.7.1. РАБОТА ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ ЯЧЕЙКИ И ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Иногда в экспериментальных исследованиях или при решении прикладных задач необходимо определять среднюю частоту импульсов. Применять для этой цели пересчетные схемы неудобно.
!70
Вход
у
рующее
устройство
Пороговое измерительное устройство
а)
или
цифровой
прибор
П П(1 п п П .
RC t
t (Li: t+dt 5) to V *
Рис. 3.46. Структура интенсиметра (а) и изменения потенциала на интегрирующей ячейке (б)
так как в этом случае приходится отдельно измерять число зарегистрированных событий N и время t, а затем находить отношение Njt. Поэтому для непосредственного измерения средней частоты импульсов применяют специальные приборы — интенсиметры. Основной элемент интенсиметра — интегрирующая RC-цепь (рис. 3.46,а). В нее поступают одинаковые заряды от стандартизирующего устройства. Если каждому входному сигналу соответствует заряд <7, а число сигналов в 1 с равно /г, то nq определяет ток, поступающий в интегрирующую ячейку; этот ток в итоге идет на нагревание резистора R. Поэтому установившийся потенциал на ячейке можно определить как
U^nqR. (3.19)
Это выражение показывает, что потенциал на интегрирующей цепи определяется средней частотой п. Для его определения в схеме интенсиметра имеется стрелочный прибор или прибор с цифровой индикацией. В выражение (3.19) не входит емкость интегрирующей цепи, от нее зависят время установления равновесия в схеме и статистическая погрешность измерений. Разность потенциалов на' обкладках накопительного конденсатора непрерывно меняется, поскольку стандартные заряды поступают в интегрирующую цепь статистически и в интервалы между поступлением конденсатор экспоненциально разряжается на резисторе R (рис. 3.46,6). Определим вероятную погрешность измерения средней частоты.
Допустим, что за время от t до t + dt в интегрирующую цепь поступил заряд nqdt. Через некоторое время в момент t0 от этого
171
заряда останется часть
»?ехр(-і=і)л.
Поскольку среднеквадратическое отклонение заряда, поступающего за время от t до t + dt, определяется выражением?!/^ > то в момент to оно окажется равным
Полный заряд интегрирующей цепи в момент f0 определяется всеми зарядами q, поступающими в разные моменты времени от —оо до /0- Поэтому средний квадрат флуктуаций полного заряда будет равен
AQ2 = I q2nехр^—2 to~ ~^dt = q-tl^c .
-OO
Учитывая, что потенциал на емкости по определению равен U = QfC, легко перейти от выражения AQ2 к AU2 — средней квадратической флуктуации напряжения
AU2 = qVnR/2C . (3.20)
Используя выражения (3.19) и (3.20), находим относительную среднюю квадратическую флуктуацию
Д(72 1
U 1/2 nRC
(3.21)
Окончательно запишем наиболее вероятную погрешность измерений
Є = 0,67/1/2nRC . (3.22)
Из выражений (3.21) и (3.22) следует, что при малой интенсивности сигналов для получения большой точности измерений приходится увеличивать постоянную времени интегрирующей цепи. Естественно, что при этом схема становится более инерционной. В схемах интенсиметров обычно делается два регулирующих элемента. Резистором R устанавливается необходимая чувствительность [см. выражение (3.19)], а выбором конденсатора С обеспечивается достаточная точность измерений.
Иитсисиметры выполняют с линейной и логарифмической шкалой. В последнем типе приборов возникает необходимость при измерении большого диапазона интенсивностей.
3.7.2. ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕНСИМЕТР
Для исключения зависимости поступающих в конденсатор интегрирующей цепи зарядов от длительности стандартизованных по амплитуде импульсов в интепсиметрах обычно используют схе-
172
cA Аг у
HI—г-КЭ"? і >
AiIZch1-
X
му і* дозирующей емкостью <}+Е,
(рис. 3.47). Она состоит из дотирующего Сд и накопительного Cir конденсаторов и двух tj^od ц диодов Ди 1І2. Эмиттерный итп
повторитель на входе схемы обеспечивает необходимый зарядный ток.
Для исключения зависимости ВЫХОДНОГО напряжения Рис. 3.47. Схема интенсиметра с дози-
-от длительности импульсов рующей емкостью