JPH0735568A

JPH0735568A - トリガー装置

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Publication number: JPH0735568A
Application number: JP17576493A
Authority: JP
Inventors: Kunishiro Mori; 国城森
Original assignee: KURIA PULSE KK
Current assignee: KURIA PULSE KK
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-07
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2637036B2

Abstract

(57)【要約】【目的】自然界のランダムな現象を計測して、バース
トした状態を検出するトリガー装置において、自然現象
に追従可能とするために計測時間は短く設定しながら誤
動作を完全に防止し、バーストを確実に検出可能なトリ
ガー装置を実現する。【構成】放射線等の発生を計数回路２において所定の
時間繰り返して計測し、その結果を比較回路４で比較
し、ポアソン分布に基づく処理を行う。そして、比較結
果をシフトレジスタ５にフラグを立て、記憶し、連続し
た複数回のフラグの数をフラグチェック回路６により計
測し、フラグ比較回路７により設定された基準フラグ数
と比較する２項分布に基づく処理を行う。これにより、
シフトレジスタ５におけるフラグ数が所定の値以上とな
る確率を０とすることが可能であるので、誤動作を完全
に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォールトレコーダ
ー、トランジェントレコーダーなどの起動等に用いられ
るトリガー装置の構成に関し、特に、粒子、放射線等の
離散的な現象を検出してトリガーをかけるトリガー装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４にトランジェントレコーダ等の時系
列現象の経過を記録する装置の概略構成を示してある。
先ず、入力信号Ｉは、トリガー回路１１と遅延回路１２
に入力され、トリガー回路１１においてその入力信号Ｉ
が所定の条件を満たしているか否かが判断される。そし
て、トリガー回路１１において、所定の条件を満たして
いると判断された場合は、レコーダー１３を起動させ
る。これにより、遅延回路１２より時間が遅れてレコー
ダー１３に到達した入力信号Ｉはレコーダー１３に記憶
され、その時点においての入力信号Ｉの状態を後に解析
することが可能となる。

【０００３】トリガーとして用いられる信号は電圧信号
などのアナログ信号の場合もあるが、放射線検出装置な
どと接続される場合は、自然界のランダムでディジタル
的なな信号が対象となる。

【０００４】例えば、リニアック、原子炉、サイクロト
ロン加速器などの周辺に配置し、環境放射線レベル、あ
るいは、許容されている計数レベルより計数レベルが高
くなった時にそれを検出し、記録する目的としてトラン
ジェントレコーダーが用いられる場合がある。このよう
な装置においては、ＧＭ管などの放射線検出器により一
定時間の計数を行い、その値が一定の値を越えた時をバ
ーストとして検出し、これに基づきトリガーをかけるこ
とが一般に行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような一
定時間の計測を基にバーストを検出すると以下のような
問題が生ずる。すなわち、ランダムな計数を計測した
時、その計測期間が長く母集団として十分な数の計数を
得ることが可能な場合は、正規分布を呈する。しかし、
計測期間が短い場合は、ポアソン分布に従うことが知ら
れている。ポアソン分布における近似式は以下の通りで
ある。

【０００６】

【数１】

【０００７】ここで、λは単位時間当たりの平均入力パ
ルス数であり、ｘは実際におきる数（実際に入力される
パルス数）である。今、計測時間を十分に長く見てある
計測期間に確率的には１個が入力されるような条件の時
（これを統計確率とも呼ぶ）に、ポアソン分布に従うと
計数がどのようになるかは、λに１を代入し、ｘを０〜
１０の間に変化させて（１）式を解くことにより判る。
その結果は、下に示す表１の通りである。

【０００８】

【表１】

【０００９】この表１から、確率的には１個が入力され
る条件下で、計数が０の確率、すなわちｘ＝０の可能性
が略３６．８％あることが判る。また、同時に、確率的
には１個が入力される条件下で、計数が９を示す確率、
ｘ＝９の可能性が１／１００００００あることが判る。
さらに、計数が１０を示す確率、ｘ＝１０も完全に０に
はならない。従って、例えば、バースト検出において、
閾値であるトリガーレベルを計数値ｘ＝９〜１０に設定
した場合であっても、確率的に１個が入力される条件
（λ＝１）を検出してバーストであると判定し、誤動作
を起こす可能性が存在することを示している。

【００１０】一般には、計数Ｐ０がトリガーレベルＰｔ
ｈに達しているか否か、すなわち、Ｐ０＞Ｐｔｈ、ある
いはＰ０≧Ｐｔｈの比較を行ってバーストを判定するこ
とが多い。以下にＰ０≧Ｐｔｈの比較に基づきバースト
を判定する場合に用いられる、積算された期待値（期待
値積算）、およびλ＝１〜１０までのｘ＝１〜１０の各
ケースにおける期待値を纏めてある。この表２におい
て、例えば、λ＝１の場合、Ｐｔｈ＝２と設定すると、
このトリガーレベルに達する確率は、ｘ＝０、１、２の
期待値の和である９２％程度となることが判る。

【００１１】

【表２】

【００１２】このようなバースト検出器において、例え
ば、λ＝１の条件に対し、百万分の１の誤動作を許容し
てＰｔｈを９に設定したとする。そして、加速器に異常
が発生して、確率的に５個が入力される状態、すなわ
ち、λ＝５の状態になったとする。この場合、期待値積
算よりＰｔｈであるｘ＝９に達する可能性は、ほぼ９７
％である。従って、僅か３％たらずの可能性でしか増加
したことが検出できない。このように、上記のような単
純なディジタル比較回路においては、少数の計数では確
実なバースト検出は不可能である。勿論、計測時間を長
くして計数値を大きくすることにより正規分布として取
り扱うことは可能であるが、検出速度が低下してしま
い、トランジェントレコーダーなどに用いられるトリガ
ー装置としての機能を果たすことが困難となる。

【００１３】そこで、本発明においては、上記の問題点
に鑑みて、検出速度が早く、さらに、誤動作を確実に防
止しながらバーストを検出することが可能なトリガー装
置を実現することを目的としてる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、ポアソン分布による比較結果
をさらに２項分布を用いて処理を行い、検出速度を保ち
ながら確実にバーストを検出可能としている。すなわ
ち、本発明に係るトリガー装置は、所定の時間継続して
計数可能な計数手段と、この計数手段の計数値と予め設
定された基準計数値以上である場合にフラグを立てるフ
ラグ設定手段とによりポアソン分布に基づく評価を行
い、さらに、このフラグ設定手段で設定された複数のフ
ラグの状態を保持可能なフラグ保持手段と、このフラグ
保持手段に保持されたフラグをカウントするフラグカウ
ント手段と、このフラグカウント手段でカウントされた
フラグ数と予め設定された基準フラグ数とを比較するフ
ラグ数比較手段とにより２項分布による評価を行なう。
そして、このフラグ数比較手段の結果に基づきトリガー
信号を出力する判定手段を有するようにしている。

【００１５】このようなトリガー装置においては、基準
計数値を可変設定できる基準計数値設定手段を有するこ
とが望ましく、また、基準フラグ数を可変設定できる基
準フラグ数設定手段を有することも有効である。

【００１６】

【実施例】以下に、実際に用いられる回路に基づき、本
発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係
るトリガー装置の構成を示してある。本装置は、基準ク
ロック１の管理下で所定の時間放射線を検出して計数可
能な計数回路２と、この計数回路２において計測された
計数Ｐと閾値設定部３により予め設定されたトリガーレ
ベルＰｔｈとを比較する比較回路４と、この比較回路４
において計数Ｐ≧Ｐｔｈを満たす場合に、フラグが立て
られる８ビットシフトレジスタ５と、このシフトレジス
タに立てられたフラグの数をチェックするフラグチェッ
ク回路６と、フラグチェック回路６にてカウントされた
フラグ数Ｆと、基準フラグ設定部８により予め設定され
た基準フラグ数Ｆｔｈとを比較するフラグ比較回路７
と、フラグ比較回路７の結果に基づきバースト信号を出
力する信号発信回路９から構成されている。

【００１７】計数回路２は、基準クロック１に基づき、
所定の期間、検出された放射線のイベント数を計測し、
計数値Ｐとして比較回路４に出力する。その後、計数は
リセットされ、再度所定の期間計測を行い、この動作を
繰り返す。比較回路４は、計数回路２から入力された計
数ＰとトリガーレベルＰｔｈを比較し、計数Ｐ≧Ｐｔｈ
が成立した時に、同じ基準クロック１で同期動作を行っ
ているシフトレジスタ５にフラグを立てる。シフトレジ
スタ５は８ビットのシフトレジスタであり、基準クロッ
ク１に従ってフラグの有無を取り入れているので、過去
に遡り、８回の計数期間における比較回路２の結果を蓄
積することができる。そして、フラグチェック回路６
は、このシフトレジスタ５に記録されているフラグ数Ｆ
をカウントできるため、フラグチェック回路６により過
去８回分の計数期間の結果を参照することができる。

【００１８】例えば、所定の期間内に、計数される入力
パルスの統計確率が１である条件を想定する。この条件
は、先に説明した単位時間当たりの平均入力パルス数で
ありλが１の条件に相当する。そして、Ｐｔｈを４に設
定する。この条件において比較回路４によってシフトレ
ジスタ５にフラグが立つ確率は、実際に入力されるパル
ス数が４以上である期待値であり、１から表１に示すｘ
＝０〜３となる期待値の積算値を引いた確率である。す
なわち、レジスタにフラグの立つ確率Ｆ（Ｐｔｈ）は、Ｆ（Ｐｔｈ）＝１−（ｘ＝３の期待値積算）＝１− ０．９８１０１２＝０．０１８９８８・・・（２）となる。これは、図２に示すポアソン分布（λ＝１）の
斜線部分２１に相当する。

【００１９】このような統計確率でフラグが立つ場合、
８ビットのシフトレジスタ５の内、フラグが立つレジス
タの数とその確率は２項分布に従う。従って、ｙ個のレ
ジスタＲにフラグの立つ確率Ｒ（ｙ）は、

【００２０】

【数３】

【００２１】ここで、Ｎはシフトレジスタが８ビットで
あることから８であり、また、Ｆ（Ｐｔｈ）としては
（２）式で求めた０．０１８９８８を用いる。ｙの値を
０〜８に変化させた場合のＲ（ｙ）の値を下記の表３に
纏めてある。

【００２２】

【表３】

【００２３】表３で判るように、ｙ＝６以上においてＲ
（ｙ）が小数点以下８桁程度まで０となり、計測上０と
みなすことができることである。従って、フラグチェッ
ク回路６においてカウントされたフラグ数を、基準フラ
グ数設定部において設定される基準フラグ数Ｆｔｈを６
以上としてフラグ比較回路７において比較することによ
り、先に設定した計数される入力パルスの統計確率が１
である条件、すなわち、λ＝１の条件に相当する状態に
おいて、このトリガー装置が誤動作することを完全に防
止することができる。

【００２４】このように、本例のトリガー装置において
は、計数回路２と比較回路４から放射線計測器などによ
り計測されるランダムな自然現象をポアソン分布に基づ
き処理し、さらに、その結果をシフトレジスタ５とフラ
グチェック回路６により２項分布に基づき処理すること
ができる。その結果、所定の統計確率で起きるランダム
な自然現象を誤動作なく検出することが可能となること
が判る。もちろん、従来のポアソン分布のみに基づきト
リガーを行う装置であっても、Ｐｔｈを十分大きくする
ことにより、誤動作の確率を百万分の１、あるいは千万
分の１にすることは可能である。従って、一見するとこ
の差はネゴシアブル・スモールであるとも考えられる。
しかし、１μ秒に１回の計算をするコンピュータが通常
の現在において、その誤計算の確率が百万分の１、ある
いは千万分の１であると、計算の結果１秒、あるいは１
０秒に１回の誤動作をすることとなる。従って、誤動作
の確率が非常に小さいことと、誤動作の確率が０である
こととは大きな差である。

【００２５】このように、本装置を用いることにより、
計測時間を短く、自然現象に追従しながら誤動作を防止
してバーストを検出することが可能となるのである。

【００２６】上記にて説明したように、各計数率（λ）
の入力に対し、Ｆ（Ｐｔｈ）＝４、基準フラグ数Ｆｔｈ
＝６における期待値を計算した結果を下記の表４に示
す。

【００２７】

【表４】

【００２８】この表から判るように、入力計数が５以上
において高い確率を示す。本装置の目的は、定常状態か
トランジェントな状態への移行を確実に、出来る限り早
く検出することが目的であり、さらに、定常状態での誤
動作は許されない。従って、上述したように、入力計数
が５以上においては、計測時間、Ｐｔｈ、Ｆｔｈ、メモ
リー数を調整することにより、確実にバーストを検出す
ることができる。

【００２９】本例のトリガー装置においては、基準フラ
グ数Ｆｔｈを基準フラグ設定部８を用いることにより自
由に設定することができ、また、トリガーレベルＰｔｈ
も閾値設定部３により自由に設定することが可能であ
る。また、自然減少を計測する場合、計測時間を変更す
ることにより、ポアソン分布の単位時間当たりの平均入
力パルス数を自由に選択することができる。従って、こ
のようなトリガー装置においては、先ず、基準フラグ数
をシフトレジスタに記憶可能な測定数の８０％程度、本
例であれば８ビットのレジスタにつき略６とすることが
望ましい。そして、ポアソン分布の閾値であるトリガー
レベルＰｔｈは、二項分布において繰り返し数ｙが先に
設定したＦｔｈで０と見なされる値に設定すれば良い。
さらに、計測時間は、ポアソン分布の計測においてトリ
ガーレベルＰｔｈが計測できる程度の平均入力パルス数
となる時間に設定することで、上述したトリガー装置に
よりランダムな自然現象を誤動作なく検出することが可
能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係るト
リガー装置は、ランダムな自然現象に対し、ポアソン分
布による比較結果をさらに２項分布を用いて処理を行い
短い検出時間でありながら、誤動作を防止でき、確実に
バーストを検出することが可能である。従って、精度の
良い正規分布に基づき検出する大きな計数値を確保する
ことが計測時間から困難な装置において、従来のポアソ
ン分布のみからなるトリガー装置に変わって、精度の良
い、高速なトリガーを可能とすることができる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るトリガー装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】ポアソン分布を示すグラフ図である。

【図３】二項分布を示すグラフ図である。

【図４】トランジェントレコーダーの機能の概略を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１・・・基準クロック２・・・計数回路３・・・閾値設定回路４・・・比較回路５・・・シフトレジスタ６・・・フラグチェック回路７・・・信号出力回路１１・・・トリガー回路１２・・・遅延回路１３・・・レコーダー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の時間継続して計数可能な計数手段
と、この計数手段の計数値と予め設定された基準計数値
以上である場合にフラグを立てるフラグ設定手段と、こ
のフラグ設定手段で設定された複数のフラグの状態を保
持可能なフラグ保持手段と、このフラグ保持手段に保持
されたフラグをカウントするフラグカウント手段と、こ
のフラグカウント手段でカウントされたフラグ数と予め
設定された基準フラグ数とを比較するフラグ数比較手段
と、このフラグ数比較手段の結果に基づきトリガー信号
を出力する判定手段とを有することを特徴とするトリガ
ー装置。
【請求項２】請求項１において、前記基準計数値を設
定可能な基準計数値設定手段を有することを特徴とする
トリガー装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記基準フ
ラグ数を設定可能な基準フラグ数設定手段を有すること
を特徴とするトリガー装置。