Устройство для регистрации слабых световых потоков

 

Изобретение может быть использовано в химии, биологии, медицине. Цель изобретения - точности регистрации динамики изменения интенсивности световых потоков, подчиняющихся закону распределения Пуассона. Устройство содержит источник света, ФЭУ усилитель-дискриминатор, два трехвходовых и один двухвходовый элементы И, триггер, широтный дискриминатор, элемент ИЛИ, два счетчика импульсов, генератор тактовых импульсов, две схемы сравнения кодов с соответствующими блоками установки кодов, дешифратор, блок регистрации и блок запуска. Устройство обеспечивает в автоматическом режиме переменную дискретизацию измерений с адаптацией на регистрацию с заданной точностью изменяющихся по интенсивности слабых световых потоков, которые подчиняются закону распределения Пуассона. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ . ПРИ ГКНТ СССР (21) 4?41848/24-25 (22) 10.04.87 (46) 07.02.90. Бюл. № 5 (72) Б.А. Клюшин, С.В. Парашин, Г.А. Угодчиков и С.В. Ермолин (53) 621.383(088.8) (56) Патент СНА 3905706, кл. 250208, 1-"77.

Авторское свидетельство СССР №- 717561, кл. G 01 J I/44, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СЛАБЫХ СВЕТОВЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение может быть использовано в химии, биологии, медицине, Цель изобретения — повышение точности регистрации динамики изменения интенсивности световых потоков, подчиняю- .

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, химии, биологии, медицине.

Целью изобретения является повышение точности регистрации динамики изменения интенсивности слабых световых потоков.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устроиство содержит оптически связанные источник 1 света и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 2, подключенный к усилителю-дискриминатору 3 амплитудному, два трехвходовых элемента И 4 и 5, триггер 6, широтный дискриминатор 7, элемент ИЛИ 8, первый

„.SU 15414 4 А1 (5))5 С 01 J 1/44

2 щихся закону распределения Пуассона.

Устройство содержит источник света, ФЭУ, усилитель-дискриминатор, два трехвходовых и один двухвходовый элементы И, триггер, широтный дискриминатор„ элемент ИЛИ, два счетчика импульсов, генератор тактовых импульсов, две схемы сравнения кодов с соответствующими блоками установки кодов, дешифратор, блок регистрации и блок запуска, Устройство обеспечивает в автоматическом режиме переменную дискретизацию измерений с адаптацией на регистрацию с заданной точностью изменяющихся по интенсивности слабых световьж потоков, которые подчиняются закону распределения Пуассона.

1 ил. счетчик 9 импульсов, генератор 10 тактовых импульсов, двухвходовый элемент СЛ

И 11, второй счетчик 12 импульсов, первую 13 и вторую 14 схемы сравнения кодов, первый 15 и второй !6 блоки файв установки кода, дешифратор 17„ блок

18 регистрации н блок 19 запуска.

Выход усилителя-дискриминатора 3 амплитудного подключен к первым входам трехвходовых элементов И 4 и 5, к вторым входам которых и к управляю- « щему входу генератора 10 тактовых импульсов подключен блок 19 запуска.

К четвертому входу первого трехвходового элемента И 4 и управляющему входу усилителя-дискриминатора 3 амплитудного подключен первый выход триггера 6, второй выход которого подклю1541484 чен к третьему входу второго трехвходового элемента И 5, выход которого подключен к первому входу элемента

ИЛИ 8, к второму входу которого через широтный дискриминатор 7 подключен выход первого трехвходового элемента И 4. Выход элемента ИЛИ 8 подключен к счетному входу первого счетчика 9 импульсов, выход которого подключен к первому входу двухвходового элемента И 11, к первым входам первой

13 и второй 14 схем сравнения кодов и к управляющему входу "Запуск" блока 18 регистрации, кодовый вход которого объединен с вторыми входами первой 13 и второй 14 схем сравнения кодов и подключен к кодовому выходу второго счетчика 12 импульсов, выход переполнения которого подключен к входу блокировки блока 18 регистрации. Причем к счетному входу второго счетчика 12 импульсов через двухвходовую схему И ll подключен выход генератора 10 тактовых импуль- 25 сов. Выход первой схемы 13 сравнения кодов через дешифратор 17 по его первому входу и первому выходу подключен к первому установочному входу триггера 6, а по второму выходу дешифратора 17 — к входу "Сброс" второго счетчика 12 импульсов. Выход второй схемы 14 сравнения кодов через дешифратор 17 по второму входу и третьему выходу подключен к второму установоч" ному входу триггера 6 и кодовому входу первого счетчика 9 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в блоке 19 запуска клавиша "Пуск" отжата и через ее контакты на элементы И 4 и 5 и генератор 10 импульсов поступает запирающий нулевой потенциал. При этом после включения источника питания счетчики 9 и 12 автоматически сбрасываются в нулевое исходное положение (цепи сброса не показаны). Перед началом работы в схемах 13 и 14 устанавливают соответствующие коды чисел N и и, которые определяют частоту дискретизации интенсивностей измеряемого светового потока, подчиняю55 щегося закону распределения Пуассона.

Например, в схеме 13 задается код числа И, соответствующий переполнению счетчика 9 импульсов при поступленин на него 512 импульсов, а в схеме 14 задается код числа и, соответствующий переполнению счетчика 9 при поступлении на него 256 импульсов, Такая переменная дискретизация интенсивности светового потока, обеспечиваемая устройством в процессе измерения автоматически, позволяет регистрировать с требуемой заранее заданной точностью потоки с изменяющейся в течение опыта интенсивностью от сверхслабой (на уровне шумов

Я

10 имп./с) до максимально возможной

5 (lO имп./с) для исследуемого класса объектов.

После установки объекта исследования перед ФЭУ 2 клавишей "Пуск" блока 19 запуска запускается генератор

10 импульсов и открывается элемент

И 4, так как íà его третий вход подается в этот момент разрешающий единичный потенциал от первого выхода триггера 6, при этом нулевой потенциал с второго выхода триггера

6 закрывает элемент И 5.Кроме того, единичный потенциал с первого выхода триггера 6 обеспечивает низкий уровень амплитудной дискриминации в усилителе-дискриминаторе 3. Таким образом, сразу после пуска фотоны светового потока от исследуемого объекта преобразуются ФЭУ 2 в электрические импульсы, усиливаются и нормируются по амплитуде и усилителе-дискриминаторе 3 и поступают через открытый элемент И 4 на вход широтного дискриминатора 7. Через широтный дискриминатор 7 проходят только информационные импульсы, которые (это известно априори) имеют как минимум в два раза большую длительность, чем шумовые импульсы, и через элемент

ИЛИ 8 поступают на счетный вход счетчика 9, При этом импульсы с генератора 10 с частотой как минимум íà порядок большей, чем регистрируемая интенсивность светового потока, через открытый по входу от счетчика 9 элемент И 11 поступают на счетчик 12 импульсов. В момент переполнения счетчика 9 элемент И )1 блокируется, При этом сигнал переполнения счетчика 9 поступает на первые управляющие входы схем 13 и 14 сравнения и на управляющыЪ вход "Запуск" блока 18 регистрации, который преобразует (ЦАП-преобразование) и регистрирует код со счетчика 12, соответствующий ннтерва5 15 лу времени, в течение которого полностью был заполнен счетчик 9 с известной емкостью накопления импульсов. л

Одновременно код, со счетчика 12 поступает на вторые входы схем 13 и

14 сравнения, где происходит его сравнение с кодами, заданными блоками 15 и 16 (N и и), соответствующими максимально регистрируемому интервалу и некоторому среднему интервалу . (т.е. минимально регистрируемой интенсивности светового потока в некоторой средней возможной интенсивности потока).

В дешифраторе 17 проверятся значение выходов схем 13 и 14 сравнения и в случае выполнения неравенства п ;<М вырабатывается сигнал, подтверждающий положение триггера 6, при котором устройство продолжает работать в прежнем режиме, а в случае выполнения неравенства и ; вырабатывается сигнал на установку триггера 6 в противоположное положение и на запись в старший разряд счетчика 9 единицы, что вдвое уменьшает его емкость и приводит к другой (более частой) дискретизации регистрируемого светового потока. При этом с второго выхода дешифратора 17 независимо от значений выходов схем 13 и 14 поступает сигнал "Сброс" на счетчик 12 для его подготовки к очередному измерительному такту. Большая частота дискретизации светового потока при наивысшей его интенсивности позволяет уловить и зарегистрировать все возможные локальные экстремумы, несущие важную информацию об исследуемом объекте.

После переключения триггера 6 открывается элемент И 5, закрывается элемент И 4 и в усилителе-дискриминаторе 3 устанавливается наивысший порог амплитудной дискриминации.

С этого момента импульсы с усилителя-дискриминатора 3 проходят через открытый элемент И 5 и элемент ИЛИ Я на счетчик 9, минуя широтный дискриминатор 7. Далее работа устройства повторяется, В случае, если счетчик 12 переполняется от импульсов генератора 10 тактовых импульсов быстрее, чем заполняется счетчик 9 от импульсов измеряемого светового потока (что означает уменьшение интенсивности этого потока ниже заданной критической N

41484

6 после которой исследовать объект не имеет смысла), с выхода переполнения счетчика 1? выдается сигнал

"Блокировка" на блок 18 регистрации и устройство выключается из работы.

По окончании измерений в блоке 18 регистрации зафиксирована с заданной точностью динамика изменения интенсивности светового потока от исследуемого объекта за счет автоматической перестройки параметров измерительного тракта с адаптацией устройства на регистрацию с заданной точ15 ностью изменяющихся по интенсивнос- ти слабых световых потоков, которые подчиняются закону распределения

Пуассона °

20 формула изобретения

Устройство для регистрации слабых световых потоков, содержащее оптически связанные источник света и ФЭУ, 25 подключенный к усилителю-дискриминатору амплитудному, два счетчика импульсов, генератор тактовых импульсов и первый блок установки кода, подключенный к первой схеме сравнения кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регистрации динамики изменения интечсивности световых потоков, подчиняющихся закону распределения

Пуассона, в него введены блок запус35 ка, второй блок установки кода, вторая схема сравнения кодов, дешифратор, триггер, два трехвходовых и один двухвходовой элемент И, широтный дискриминатор, элемент ИЛИ и блок регистрации, причем выход усилителядискриминатора амплитудного подключен к первым входам трехвходовых элементов И, к вторым входам которых и управляющему входу генератора тактовых импульсов подключен блок запуска, к третьему входу первого трехвходового элемента И и управляющему входу усилителя-дискриминатора амплитудного подключен первый выход триггера, второй выход которого подключен к третьему входу второго трехвходового элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого через широтный дискриминатор подключен выход первого трехвходового элемента И, выход элемента

ИЛИ подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого

1541484

Составитель R.Ìàêîëêèí

Редактор В. Петраш Техред М.Дидык Корректор В. Кабаций

Заказ 275 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1 подключен к первому входу двухвходового элемента И, к первым входам первой и второй схем сравнения кодов и к управляющему входу блока регистрации, кодовый вход которого объединен с вторыми входами первой и второй схем сравнения кодов и подключен к кодово- . му выходу второго счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен 1О к входу блокировки блока регистрации, к счетному входу второго счетчика импульсов через двухвходовый элемент И подключен выход генератора тактовых импульсов, при этом выход первой схемы сравнения через дешифратор по его первому входу и первому выходу подключен к первому установочному входу триггера, а по второму выходу дешифратора — к входу "Сброс" второго счетчика импульсов, выход второй схемы сравнения через дешифратор по второму входу и третьему выходу подключен к второму установочному входу триггера и кодовому входу первого счетчика импульсов.