Счетчик фотонов

 

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано дня регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы. Целью изобретения является повьшение точности определения момента поступления фотоимпульсов . Запускаемый синхронно с появлением синхроимпульса управляемый тактовьй генератор вырабатывает последовательность импульсов для сдвига имлульса разрешения записи входных данньк с дискриминатора в триггеры фотонов блока триггеров. С помощью кольцевого регистра сдвига создается последов ательность из следуюЕцих друг за другом управляющих импульсов, регистрирзпощих момент поступления фотоимпульса путем записи единицы в тот триггер фотона, в котором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах. Скорость регистрации (и скорость поступления фотоим- - пульсов) определяется не быстродействием оперативного запоминающего .устройства, а быстродействием регистра сдвига и триггера фотона, которое значительно выше. 1 ил. о (О (Л со СП о ел о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1350508 (sg 4 Г 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4003752/31-25 (22) 07.01.86 (46) 07.11.87. Бюл. Ф 41 (71) Институт оптики атмосферы

СО АН СССР (72) К.Д. Шелевой (53) 621.383(088.8) (56) Панов Ю.А. и др. Тезисы докладов II Всесоюзной конференции по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск, 1973, с. 352-354.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1078259, кл. G 01 J 1/44, !983. (54) СЧЕТЧИК ФОТОНОВ (57) Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы. Целью изобретения является повышение точности определения момента поступления фотоимпульсов. Запускаемый синхронно с появлением синхроимпульса управляемый тактовый генератор вырабатывает последовательность импульсов для сдвига импульса разрешения записи входных данных с дискриминатора в триггеры фотонов блока триггеров. С помощью кольцевого регистра сдвига создается последовательность из следующих друг за другом управляющих импульсов, регистрирующих момент поступления фотоимпульса путем записи единицы в тот триггер фотона, в котором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах. Скорость регистрации (и скорость поступления фотоим-пульсов) определяется не быстродействием оперативного запоминающего устройства, а быстродействием регистра сдвига и триггера фотона, которое значительно выше. 1 ил. о

0508 2 начало цикла регистрации входных импульсов. Этот же импульс устанавливает триггер режима 9 и ОЗУ 8 в режим Запись".

Синхронно с появлением синхроимпульса запускается управляемый тактовый генератор 5, вырабатывая последовательность импульсов для сдвига

lp импульса разрешения записи входных данных с дискриминатора 2 в триггеры фотонов блока триггеров 3. С помощью кольцевого регистра 4, таким образом, создается последовательность из N следующих друг за другом управляющих импульсов, регистрирующих момент поступления фотоимпульса путем записи единицы в тот триггер фотона, в котором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах. После записи входной информации в последний, N-й триггер фотона, дели-. тель 6 вырабатывает управляющий импульс, по которому информация из

25 триггеров фотонов ТФ1-ТФМ 3 записывается в N-e ячейки ОЗУ 8, причем М определяется состоянием адресного счетчика 10, которое также изменяется под действием каждого N — ro импульgp ca с делителя 6. Таким образом, номер временного интервала, в котором было зарегистрировано поступление фотоимпульса, определяется как и Бит

ape ADR — состояние адресного счетчика в момент поступления фо135

/ ао типа

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и др.

Целью изобретения является повышение точности определения момента поступления фотоимпульсов (фотонов).

На чертеже представлена блок-схема счетчика фотонов.

Устройство включает в себя ФЭУ 1, дискриминатор 2, блок N триггеров 3 фотонов, кольцевой сдвиговый регистр

4, управляемый тактовый генератор

5, делитель 6 тактовой частоты 1/N, схему 7 синхронизации оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 8, триггер 9 режима, адресный счетчик

10, ЭВМ 11.

Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, его выход — к первым входам триггеров 3 фотонов ТФ!ТФЫ, их выходы — к первым входам управления блока ОЗУ 8, информационные выходы блока ОЗУ подключены к входному регистру ЭВМ ll; вход синхросигнала подключен к входу схемы 7 синхронизации, ее выход — к.первым входам управления управляемого тактового генератора 5, и триггера 9 режима, выход управляемого тактового гене— ратора 5 подключен к входам кольцевого регистра 4 и делителя 6, выходы кольцевого сдвигового регистра 4 подключены к вторым входам триггеров фотонов ТФ1-ТФЯ блока триггеров 3, выход делителя 6 1/N подключен к вторым входам управления блока ОЗУ 8 и к первому входу адресного счетчика 10, выход триггера 9 режима подключен к третьему входу управления блока ОЗУ

В и к втсрому входу управления управ.ляемого тактового генератора 5, адресные выходы адресного счетчика 10 подключены к адресным входам блока

ОЗУ 8 и к входному регистру ЭВМ 11, один разряд выходного регистра ЭВМ

11 подключен к второму входу адресного счетчика 10, информационные входы блока ОЗУ 8 подключены к плюсу питания.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый генератор 5 временных интервалов запускается импульсом со схемы 7 синхронизации, определяющим тоимпульса;

N — номер бита (триггера фотоFu на), в котором бып зарегистрирован данный фотоимпульс.

Число N выбирается иэ условия

N T ц, / „, где Т ц — время цикла записи информации в используемый тип

45 t — длительность временного интервала (определяемая периодом тактовых импульсов), в течение которого предполагается поступление фотоимпульса.

Пусть Тц=50 нс, s,„ =8 нс, тогда

N>r50/8)6 Т.Е.N=7.

Таким образом, в счетчике фотонов скорость регистрации (и скорость поступления фотоимпульсов) определяется не быстродействием ОЗУ, а быстродействием регистра сдвига и триггера фотона, которая значительно выше быстродействия ОЗУ любого известного

50508 з

1З

После прохождения всех возможных состояний адресный счетчик 10 вырабатывает сигнал окончания режима счета, по которому триггер 9 режима переводит ОЗУ 8 в режим "Чтение" и при этом запрещает работу управляемого генератора 5. В этом режиме под управлением импульсов чтения, подаваемых с ЭВМ 11 через один из разрядов выходного регистра на адресный счетчик

10, происходит считывание в ОЗУ ЭВМ

ll зарегистрированных в цикле записи данных — моментов поступления фотоимпульсов. Причем положение зарегистрированных моментов поступления фотоимпульсов, .определяемое состоянием адресного счетчика и номером бита выходных данных блока ОЗУ 8, определяет ячейку 03К ЭВМ 11, к содержимому которой следует прибавить единицу.

Таким образом, в результате многократного повторения циклов записичтения осуществляется накопление данных в ОЗУ ЭВМ 11, и позволяющее в конечном счете вычислить с необходимой статистической точностью измеряемый параметр, например, температуру, влажность, прозрачность или др. характеристики атмосферы. За счет сокращения числа элементов повышается также надежность устройства, повыша.— ются его эксплуатационные характеристики, в частности, значительно снижается энергопотребление.

Формула изобретения о

Счетчик фотонов, содержащий последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), дискриминатор, триггер фотона, опертивное запоминающее устройство (ОЗУ), ЭВИ, а также триггер режима, схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, адресный счетчик, причем выход дискриминатора подключен к первому входу триггера фотона, выход которого подключен к первому входу ОЗУ, схема синхронизации подключена к первым входам управляемого тактового генератора и триггера режима, выход триг5 гера режима подключен к второму входу управляемого тактового генератора и к второму входу управления ОЗУ, выход управления адресного счетчика

)p подключен к второму входу триггера режима, информационный вход ОЗУ подключен к плюсу источника питания, информационный выход ОЗУ подключен .к одному из разрядов входного регистра ЭВМ адресные выходы адресного счетчика подключены к адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ, один из разрядов выходного регистра

ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения момента поступления фотоимпульсов, в него введены параллельно первому N-!, триггеров

25 фотонов, N-разрядный кольцевой регистр сдвига параллельно первому N-l, одноразрядных ОЗУ, делитель íà N тактовой частоты, причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подgp ключен к первым входам N-1 триггеров фотонов, N выходов кольцевого регистра сдвига подключены к вторым входам

N триггеров фотонов, выход управляемого тактового генератора подключен к входу кольцевого регистра сдвига и к входу делителя íà N, его выход подключен к вторым входам управления

N одноразрядных ОЗУ и к первому входу адресного счетчика, выходы триггеров

4р фотонов подключены к первым входам управления N-l ОЗУ, информационные входы N-1 ОЗУ подключены к плюсу источника питания информационные выходы N-1 ОЗУ подключены к входному

45 регистру ЭВИ, адресный выход адресного счетчика подключен к адресным входам N-1 ОЗУ.

1350508, Составитель Е. Маколкин

Редактор С. Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор С„ Шекмар

Заказ 5277/41 Тираж 77б Подписное

-ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нао., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4