第8-9章 核儀器定標(biāo)器、率表、定時

1、1 核儀器概論 2 第八章第八章 計(jì)數(shù)設(shè)備計(jì)數(shù)設(shè)備 核輻射測量中經(jīng)常要測量某一類信號的計(jì) 數(shù)或計(jì)數(shù)率。如： 通過測量計(jì)數(shù)率，測量源的活度。 通過測量注量率（進(jìn)入空間某點(diǎn)為中心，單 位截面積的粒子數(shù)）測輻射場的強(qiáng)度。 核儀器中很多是通過測量計(jì)數(shù)率（或計(jì)數(shù)率 的變化）測出所需的物理量。如：料位計(jì)、 測厚儀、等。 3 定標(biāo)器 計(jì)數(shù)率計(jì) 電路功能 一定時間間隔內(nèi)的輸 入脈沖數(shù)。 單位時間內(nèi)的平均輸入 脈沖數(shù)（計(jì)數(shù)率） 電路構(gòu)成 主要由數(shù)字電路構(gòu)成 由模擬電路構(gòu)成 顯示方式 數(shù)字(間歇)顯示 表頭指針(連續(xù))顯示 常用的計(jì)數(shù)設(shè)備有兩種：定標(biāo)器、計(jì)數(shù)率計(jì) （又稱率表）。兩者性能比較如下表： 4 第一節(jié)第一

2、節(jié) 定標(biāo)器定標(biāo)器 1、功能及常用的測量方式： 測量一定時間間隔內(nèi)的輸入脈沖數(shù)。為適應(yīng) 不同用戶的要求，通常設(shè)有幾種不同的測量方式。 定數(shù)測量：手動啟動，到預(yù)置計(jì)數(shù)后自 動停止測量。 定時測量：手動啟動，到預(yù)置時間后 自動停止測量。 手動測量方式：手動起停。 半自動測量方式： 一、定標(biāo)器工作原理 5 自動測量方式： 開始手動啟動 自動啟動自動復(fù)位 測量 (定時或定數(shù)) 停止計(jì)數(shù)(顯示結(jié)果) 6 2、電路組成和各部分的作用： 輸入電路輸入電路計(jì)數(shù)系統(tǒng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)定時系統(tǒng)定時系統(tǒng) 低壓電源低壓電源 高壓電源高壓電源 隔離、 極性、 成形 計(jì)數(shù)、 預(yù)置計(jì)數(shù) 計(jì)時、 預(yù)置時間 接探測器 7

3、3、原理電路： 8 994 CCNIM Dual Counter and Timer 4、產(chǎn)品實(shí)例： 9 5、主要技術(shù)指標(biāo)： 1)、對輸入脈沖的要求： 2)、計(jì)數(shù)容量：能計(jì)數(shù)的最大值。 3)、定時時間：能計(jì)時的最大值。 4)、 f max：不引起計(jì)數(shù)率損失條件下能記錄的周期信周期信 號號的最高頻率。 5)、分辨時間分辨時間 ：輸入為雙脈沖時，定標(biāo)器能分辨 出這兩個脈沖的最小時間間隔。 如：輸入信號寬度：0.1100S， 幅度：200mV2V， 極性：或 10 二、定標(biāo)器的計(jì)數(shù)誤差 1、統(tǒng)計(jì)漲落引起的誤差： 標(biāo)準(zhǔn)偏差： N N 相對統(tǒng)計(jì)偏差： 1 N NN 若要減小統(tǒng)計(jì)漲落引起的計(jì)數(shù)誤差，必 須

4、增加測量計(jì)數(shù)，實(shí)際上增加測量時間。 11 2、定標(biāo)器的計(jì)數(shù)損失： 例：若定標(biāo)器輸入隨機(jī)信號的平均計(jì)數(shù)率 max nf 問：定標(biāo)器的測量結(jié)果有無計(jì)數(shù)損失？損失為多少？ 答案為：有50的計(jì)數(shù)損失。 分析原因： 設(shè)射線信號的平均計(jì)數(shù)率為n，則在分辨時 間內(nèi)可能出現(xiàn)的平均計(jì)數(shù)為 n。即每計(jì)一 個脈沖之后就可能有 n個脈沖被漏計(jì)。 12 若相對計(jì)數(shù)損失為L： 1 n L n 丟失數(shù) 被記錄數(shù)丟失數(shù) 討論： a、當(dāng) 時， max 1 nf 1 1 1 2 1 L 50% 13 b、將上式變形，將n用L和表示 1 1 L n L 若L I 4、實(shí)驗(yàn)用率表電路圖 24 第九章第九章 時間檢出與符合測量時間檢出

5、與符合測量 第一節(jié)第一節(jié) 時間檢出時間檢出（Time pick off） 一、概述 1、定義： 能夠從探測器或放大器的輸出信號檢測出粒粒 子入射時間子入射時間的信息的技術(shù)，稱為時間檢出。實(shí)現(xiàn) 時間檢出的電路被成為“時檢電路”或“定時電 路”。 25 測激發(fā)態(tài)壽命 通過測量中子的飛行時間測定中子能量 符合測量（時間單道的概念） 位置靈敏測量 2、測量粒子入射時間，有著重要的應(yīng)用。如：、測量粒子入射時間，有著重要的應(yīng)用。如： 26 3、時間檢出系統(tǒng)示意圖： 探測器快放大器時檢電路 iD v1 vo iD v1 vo t t t t 理想情況下各點(diǎn)波形： 27 二、前沿定時二、前沿定時（LE） (L

6、eading Edge Triggering Timing) 1、原理電路 定時時間定時時間 28 2、定時時間 將輸入信號用方 程式表示如下： 1 1 ( ) Mi V t tv t V 0 M tt M tt （V1為信號最大幅度，tM 為上升時間） 定時時間定時時間： 1 () T TLM V tt V 29 1）信號幅度和上升時間變化引起的定時誤差 3、定時誤差分析 maxmin 1min1max () MM TLT tt tV VV 信號幅度、上升時間同時變： VT 應(yīng)盡量小，但 VT （23）Vn 。 2）電路噪聲引起的定時誤差 主要體現(xiàn)在時檢電路輸入信號上疊加的噪聲。 30 1 () n T d v vt 噪聲均方根值為vn 噪聲引起的過閾時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差 VT 應(yīng)選在信號上升斜率 大的地方。 4、前沿定時電路的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：電路簡單。 缺點(diǎn)：定時誤差大。 31 作業(yè)： 二、參見本課件P24“實(shí)驗(yàn)用率表電路圖”。 寫出輸出電壓VF、輸出電流I與輸入信號計(jì)數(shù)率n之 間的關(guān)系式。并估算出K1放在“1”檔（連接C3）時，電 表滿量程時的輸入信號計(jì)數(shù)率（設(shè)C點(diǎn)輸出電壓信號幅度 為5V）。 一、回答問題： 1、定標(biāo)器與率表在功能上最主要的差別是什么？ 2、用通用定標(biāo)器測量最高計(jì)數(shù)率為Nmax的隨機(jī)信號計(jì)數(shù) 率。若要