Устройство для определения поперечной координаты центра тяжести пучка заряженных частиц

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 Н 05 Н 7/00

r 4 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

l10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3775265/24-21 (22) 31.07.84 (46) 15.01.88.Бюл. У 2 (72) И.М.Болотин, В.Л.Брук, И.Г.Морозов, В.Г.Тишин и А.М,Щербаков (53) 621.384.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 512688, кл. Н 05 Н 7/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 638224, кл. Н 05 Н 7/00, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОПЕРЕЧНОЙ КООРДИНАТЫ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее датчик положения пучка, выполненный в виде двухпластинного пикапэлектрода и блок регистрации, о т— л к.ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью увеличения динамического диапазона и точности измерений, блок регистрации содержит два амплитудных детектора, два перемножающих цифроаналоговых преобразователя1 диф44в

„„SU„„1240329 A1 ференциальный компаратор, реверсив-. ный счетчик, выходной цифроаналоговый преобразователь и тактовый гене- ратор, при этом входы амплитудных детекторов соединены с пластинами пи-. кап-электрода, а выходы — с опорныки входами перемножающих цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены с входами дифференциального компаратора, выход дифференциального компаратора соединен с входом управления направлением счета ревер" сивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом тактового генератора, инверсные выходы реверсивного счетчика соединены с цифровы- а ми входами одного перемножающего цифроаналогового преобразователя, а прямые выходы — с цифровыми входами другого перемножающего цифроаналого- Сю вого преобразователя и с цифровьии входами вьмодного цифроаналогового преобразователя. laical

1240329

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для определения положения центра тяжести пучка заряженных част иц.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона и увеличение точности измерений.

На чертеже представлена блок-схе- 10 ма предлагаемого устройства.

Устройство содержит двухпластиниый пикап-электрод 1, линейные детекторы 2, усилители постоянного тока З,перемножающие цифроаналоговые 15 преобразователи 4, дифференциальный усилитель 5 постоянного тока, компаратор 6, реверсивный счетчик 7, тактовый генератор 8, инвертор 9 кода с. счетчика и выходной цифроаналоговый 20 преобразователь 10 с остоянньм опорным напряжением. Входы линейных детекторов 2 соединены с пластинами пикап-электрода 1, а выходы. - с входами усилителей 3 постоянного тока, выходы которых в свою очередь соединены с опорными входами перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4. Выходы перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4 соеди- N иены с входами дифференциального. усилителя 5 постоянного тока, выход которого соединен с одним входом компаратора 6, а другой вход компаратора 6 соединен с "землей". На диффе- З5 ренциальиом усилителе 5 постоянного тока и компаратора 6 реализован дифференциальный компаратор. Выход компаратора 6 соединен с входом управления направлением счета реверсивного 40 счетчика 7, счетный вход которого соединен с выходом тактового гене. ратора 8. Прямые выходы реверсивного счетчика 7 соединены с цифровыми входами одного Hs перемножающих циф- 45 роаналоговых преобразователей 4, с входами инвертора 9 кода и с цифровыми входами входного цифроаналогового преобразователя )0. Выход инвертора 9 кода соединен с цифровыми 50 входами другого перемножающего цифроаналогового преобразователя 4.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения с обеих пластин пи- 55 кап-электрода 1 детектируются линейными детекторами 2, усиливаются усилителями Э постоянного тока и постуN

"Ьых= . вх.оп „э

2 -1 где Бьх „ — входное опорное напряжение;

М вЂ” код на цифровых входах;

n — разряпность перемножающего цифроаналогового преобразователя;

U вых - выходное напряжение.

Напряжение на входах линейных детекторов, а значит и на опорных входах перемножающих цифроаналоговых преобразователей, можно представить в виде

U„-V + V U,=V- U

U - Uz

aU = — ——

U+Uz др J.

Иэ условия равенства напряжений на выходах перемножающих цифроаналолают на опорные. входы перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4.

Преобразованные в соответствии с кодами на цифровых входах перемножающих цифроаналоговых преобразователей

4, напряжения вычитаются и разность . усиливается в дифференциальном усилителе 5 постоянного тока. Усиленная разность подается на компаратор 6.

Логический сигнал с выхода компаратора 6 управляет направлением счета реверсивного счетчика 7, на счетный вход которого поступают импульсы от тактового генератора 8. Прямой код с выходов счетчика 7 подается на цифро-, вые входы одного из перемножающих цифроаналоговых преобразователей 4, . инвертор 9 кода и цифровые входы выходного цифроаналогового преобразователя 10, на опорный вход которого подается постоянное напряжение,. Ин" вертированный код с выхода инвертора

9 кода поступает на цифровые входы другого перемножающего цифроаналогового преобразователя 4. Под действием обратной связи с выхода компа1 ратора 6 на счетчик 7 разница напряжений на выходах перемножающнх цифроаналоговых преобразователей 4 стремится к нулю. Как известно, входное опорное напряжение, код на цифровых входах и выходное напряжение перемножающего цифроаналогового преобразователя связаны соотношением

1 240329 говых преобразователей можно написать (U-dU)N (U +411)Й

«! @@

1 2й

N-N

2-1 или

N N + .- 0 2 — 1-,N»

2 — 1

1 2 1 1 и 2 -1 ь 2 "1-N

25

bR К где йК вЂ” смешение пучка от оси пикап-электрода; К вЂ” постоянный коэффициент.

Запишем выражение для dR через

35 код

hR m K1N19

2К где К

2 -1

Составитель А.Енбаев

Редактор Л.Лашкова Техред И.Верес Корректор В.Бутяга

Заказ 715 Тираж 833 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул. Проектная, 4 где N — - прямой код;

N — инверсный код;

n — разрядность перемножающих цифроаналоговых преобразователей. l5

Выразим код N u N через код N» смешанный на половину шкалы

Тогда предыдущее выражение примет вид

4U 2N1

2л-1

Известно, что для небольших отклонений пучка от оси пикап-электрода справедливо соотношение

Таким образом код N пропорцио1 1 нален смещению пучка от оси пикапэлектрода 1. Напряжение на выходе, выходного цифроаналогового преобразователя 10 со смещенньвк на половину опорного напряжения суммирующим усилителем будет также пропорционально смещению центра тяжести пучка от оси пикап-электрода 1. Если представление результата измерений требу- . ется только в цифровой форме, то выходной цифроаналоговый преобразователь 10 можно из схемы исключить.

Получение идентичности трактов с линейными детекторами 2,и усилителями постоянного тока З-О,IX не представляет трудности, поэтому при использовании десятиразрядных интегральных перемножающих цифроаналоговых препреобразователей в- экспериментальном образце устройства была получена точность измерений 0,2Х при динамическом диапазоне 40 db и.1Ж при динамическом диапазоне 54 db. По сравнению с прототипом, точность измерений которого 5Х в динамическом диапазоне

40 db,òî÷íîñòü измерений предлагаемого устройства выше в 25 раз в том же динамическом. диапазоне и в 5 раз вьипе в пятикратном динамическом диапазоне прототипа.

Современные измерительные системы требуют представления результатов измерений в цифровой форме для их последующей обработки и в ЭВМ. Заявляемое устройство обеспечивает совмещение функциональной обработки сигналов с пикал-электрода с получением результата измерений в цифровой форме без специальных затрат.