SU1114897A1 - Устройство дл счета фотонов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО Д1Ш СЧЕТА ФОТОНОВ , содержащий последовательно включенные ФЭУ, дискриминатор, счетчики , первое оперативное запоминающее устройство, подключенное выходом к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом второго оперативного запоминающего устройст ,ва, подключенного выходом к входному .регистру злектронной вьмислительной машины и к второму входу сумматора. схему синхронизации, блок управлени  причем адресные и управл ющие выходы блока управлени  подключены к адресным и управл ющим входам второго оперативного запоминающего устройства, к адресным входам первого оперативного запоминающего устройства и к управл к цим входам счетчиков, а в-ыход схемы синхронизации подключен к входу блока управлени , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  скорости накоплени  фотонов, в него введены счетный триггер и дополнительное оперативное -запоминаю .щее устройство, выход которого подг ключен к выходу первого оперативного запоминающего устройства, а вход - к (Л выходам счетчиков, вход счетного триггера подключен к выходу схемы синхронизации, а его выходы - к соот ветствующим входам управлени  первого и дополнительного оперативных запоминающих устройств, причем адресна  шина блока управлени  подключена к адресному входу дополнительного оперативного запоминающего устрой х ства, а его другой вход соединен с злектронной вычислительной машиной. :о

Description

Изобретение относитс -к оптике атмосферы и может быть использовано дл  регистрации слабых и сверхслабы световых потоков в физике, спектрос копии, химии, астрономии, космических исследовани х и т.д. В р де экспериментов по лазерном зондированию атмосферы необходимо исследовать атмосферные процессы, значительно измен ющиес  во времени В таких экспериментах когда регист раци  отраженного сигнала Происходит в/режиме счета отдельных фотоно когда информации, получаемой из одного отраженного сигнала, недостаточно , и необходимо производить накопление данных в течение несколь ких циклов зондировани , необходимо сокращать его врем ,.т.е. увеличивать скорость накоплени  фотонов, так как существует возможность ошиб ки в измерени х быстромен ющихс  параметров атмосферы за счет того, что параметры измен ютс  в процессе измерени . Така  ошибка существует независимо от точности регистрирую .щей аппаратуры и способ ее уменьшени  - увеличение скорости накоплени  фотонов за счет увеличени  частоты зондирующих посылок оптического излучени . Известны устройства дл  счета фотонов, содержащие последовательно Включенные ФЭУ, дискриминатор, ,счетчик и оперативное запоминающее устройство П . Недостатком этих устройств  вл етс  низкое быстродействие элементо устройства - сумматора и магнитного оперативного запоминающего устройст ва, в результате чего зондирование с большой частотой посылок импульсов оптического возбуждени  невозможно , так как устройство не успевает обработать данйые от предьщущего зондирЪвани . Низка ,частота зондировани  в результате этого приводит к росту ошибок при определ нии основных параметров атмосферы, так как за врем  зондировани , необходимого дл  достижени  статистической точности, измер емые парамет ры самой атмосферы значительно изме н ютс . . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  счета фотонов, содер жащее последовательно включенные ФЭУ, дискриминатор, счетчики, перво 72 оперативное запоминающее устройство, подключенное выходом к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом второго оперативного запоминающего устройства, подключенного выходом к входному регистру электронной вычислительной машины и к второму входу сумматора, схему синхронизации , блок управлени , причем адресные и управл ющие выходы блока управлени  подключены к адресньм и ут1равл ющим входамг второго оперативного запоминающего устройства,к адресным входам первого оперативного запоминающего устройства и к управл ющим входам счетчиков, а выход схемы синхронизации подключен к входу блока управлени  2. Известное устройство имеет предел по частоте посылок оптического возбуждени , так как счет, накопление и распределение данных поступающих с ФЭУ фотонов по  чейкам первого оперативного запоминающего устройства и сложение результатов, полученных в предыдущих циклах зондировани , хран щихс  во втором оперативном запоминающем устройстве с результатами , полученными в данном цикле зондировани , происход т последовательно в течение одного и того же цикла зондировани , т.е. может возникнуть така  ситуаци Тпри увеличении частоты посылок оптического возбуждени ), что данные нескольких последних временных интервалов  чеек Первого и второго оператив- . ных запоминающих устройств не будут сложены, в результате чего информаци  , накопленна  в данном цикле зондировани , частично или полностью утер на. С другой стороны, увеличение ЧАСТОТЫ посылок зондирующих импульсов необходимо, так как ведет к сокращению времени измерени  параметров атмосферы, в течение которого они измер ютс  уже значительно, что ведет к увеличению точности измерени  этнх параметров. Цель изобретени  - увеличение скорости накоплени  фотонов. Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  счета фотонов, содержащее последовательно включенные ФЭУ, дискриминатор, счетчики, первое оперативное запоминающее устройств; подключенное выходом к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом второго оперативного запо31

минающего устройства, подключенного выходом к входному регистру электронной вычислительной машины и к . второму входу сумматора, схему синхронизации, блок управлени , причем адресные и управл ющие выходы блока управлени  подключены к адресным и управл ющим входам второго оперативного запоминающего устройства , к адресным входам первого оперативного запоминающего устройства и к управл ющим входам счетчиков, а выход схемы синхронизации подключен к входу блока управлени , введены счетный триггер и дополнительное оперативное запоминающее устройство, выход которого подключен к выходу первого оперативного запоминающего устройства, а вход - к выходам счет-г чико1а, вход счетного триггера подключен к выходу схемы синхронизации, а его выходы - к соответствующим входам управлени  первого и дополнительного оперативных запоминающих устройств, причем адресна  шина блока управлени  подключена к адресному входу дополнительного оперативного запоминающего устройства, а его другой вход соединен с электронной вычислительной машиной.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит ФЭУ 1, дискриминатор 2, счетчики 3, первое оперативное запоминающее устройство 4, сумматор 5, второе оперативное запоминающее устройство 6, электронную вычислительную машину 7, дополнительное оперативное запоминающее устройство 8, блок 9 управлени , счетный триггер 10, схему 11 синхронизации .

ФЭУ I соединен с входом счетчиков 3 через дискриминатор 2. Выход счетчиков 3 соединен с входами первого 4. и дополнительного 8 оперативных запоминающих устройств, выходы которых соединены с первым входом сумматора 5, выход которого соединен с входом второго оперативного запомина ющего устройства 6, выход которого подсоединен к входному регистру электронной вычислительной машины и к второму входу сумматора 5. Адресные :И управл ющие выходы блока 9 управлени  подключены к соответствующим входам всех оперативных запоминающих устройств 4, 6 и 8 и счетчиков 3. Выход схемы 1I синхронизации соёди8974ней с входами блока 9 управлени  и . счетного триггера 10, соответствующие выходы которого соединены с входами управлени  первого 4 и дополни5 тельного 8 оперативных запоминающих устройств.

Устройство работает следующим образом.

Поступающий со схемы I1 синхрониO зации на блок 9 управлени  импульс синхронизации запускает в блоке управлени  тактовой генератор и счетчик адреса, который с определенной частотой- измен ет свое состо ние, которое

5 подаетс  на все оперативные запоминающие устройства 4,6 и 8. Этим определ етс  положение во времени фотонов , поступающих на ФЭУ 1. Этот же импульс перебрасьшает счетный тригQ гер 10 в противоположное состо ние и выходные уровни с него устанавливают разные режимы первого и дополнительного рперативных запоминающих устройств. Например, первое оперативJ ное запоминающее устройство устанавливаетс  в режим Запись, тогда дополнительное оперативное запоминающее устройство 8 находитс  в состо ние Считывание. Эти состо ни  сохран ютс  до следующего синхроимпульса , т.е. импульса оптического зондировани  атмосферы. При этом первое оперативное запоминающее устройство 4 производит только запись насчитанных во временных

5 интервалах импульсов, соответствующих по количеству числу поступивших на ФЭУ 1 фотонов, а дополнительное оперативное запоминающее устройство 8 производит только считывание дан0 ных, полученных в предыдущем цикле .зондировани , на сумматор 5,- где происходит сложение данных, хран щихс  во втором оперативном запоминающем устройстве 6, с данными,

5 записанными в предьдущем цикле в дополнительное оперативное запоминающее устройство 8.

Следующий синхроимпульс перебросит счетный триггер 10 в противопо0 ложное состо ние и первое и дополнительно е оперативные запоминающие устройства помен ютс  рол ми - первое оперативное запоминающее устройство считывает данные, полученные

5 в предыдущем цикле, и суммирует их с данными, хран щимис  во втором оперативном запоминающем устройстве 6, а дополнительное оперативное запоминающее устройство записывает данные со счетчиков 3 в соответствуюшне  чейки. После суммировани  данных в течение требуемого количест ва циклов .зондировани  во втором оперативном запоминающем устройстве 6 накапливаетс  массив чисел, который по команде блока 9 управлени  передаетс  в электронную вычислитель ную машину 7, после чего накопление возобновл етс . Таким образом, за счет разделени  режимов работы оперативного запомина ющего устройства по соседним циклам зондировани , за счет введени  допол нительного оперативного запоминакщего устройства, работающего в противоположном с первым оперативным запоминающим устройством режиме, имеет с  возможность увеличени  частоты посылок импульсов оптического излучени  и сокращени  времени экспери- i мента, тем самым точность измерени  параметров атмосферы измен етс  значительно меньше примерно в два раза). Аппаратна  точность счета фотонов не ухудшаетс , так как .дискриминатор и счетчики, внос щие основной вклад в погрешности счета, не измен ютс , а обща  точность измерени  параметров атмосферы возрастает приблизительно в два раза. Основные блоки устройства реализации на микросхемах серии К500,а блоки св зи с электронной вычислительной машиной - на сери х KI55, К555 и К580. Предлагаемое устройство имеет малые объем, вес и энергопотребление по сравнению с известными при значительно б.олее высоких технических параметрах.

ТЕ

I

М:

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ФОТОНОВ, содержащий последовательно включенные ФЭУ, дискриминатор, счетчики, первое оперативное запоминающее устройство, подключенное выходом к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом второго оперативного запоминающего устройства > подключенного выходом к входному регистру электронной вычислительной машины и к второму входу сумматора, схему синхронизации, блок управления_f причем адресные и управляющие выходы блока управления подключены к адресным и управляющим входам второго оперативного запоминающего устройства, к адресным входам первого оперативного запоминающего устройства и к управляющим входам счетчиков, а выход схемы синхронизации подключен к входу блока управления, отличающееся тем, что, с целью увеличения скорости накопления фотонов, в него введены счетный триггер и дополнительное оперативное -запоминающее устройство, выход которого ПОДГ' ключей к выходу первого оперативного запоминающего устройства, а вход - к выходам счетчиков, вход счетного триггера подключен к выходу схемы синхронизации, а его выходы - к соот ветствующим входам управления первого и дополнительного оперативных запоминающих устройств, причем адресная шина блока управления подключена к адресному входу дополнительного оперативного запоминающего устройства, а его другой вход соединен с электронной вычислительной машиной.