核電子學與核儀器第十八課

核電子學與核儀器覃國秀qinguoxiu198201@163.comTel技術教研室2009/06/09第五章關鍵點時間分析

定時誤差（時間移動、時間晃動、時間漂移）定時方法

前沿定時、過零定時、恒比定時、幅度和上升時間補償定時觸發(fā)比與斜率噪聲比

最佳定時濾波器與定時濾波放大器

定時單道脈沖幅度分析器符合

符合方法、符合電路、快信號的傳輸和納秒延時器時間量變換方法時間-幅度變換（起-停型時幅變換；脈沖疊加型時幅變換）、時間-數(shù)字變換（計數(shù)式時數(shù)變換；游標尺計時器；內插時數(shù)變換）、上升時間-幅度變換脈沖波形甄別用途、優(yōu)質因子本堂課主要內容核脈沖計數(shù)1.1定標器

1.2計數(shù)率計一、核脈沖計數(shù)在核電子學測量系統(tǒng)中，核輻射探測器輸出信號在經過各種信號處理電路后，通常都要變換成數(shù)字信號，再經過數(shù)據收集和處理，給出實驗的最終結果。脈沖信號計數(shù)是核電子學最基本的測量方法，也是最簡單的數(shù)據獲取工作。核輻射探測器輸出的脈沖信號數(shù)目與被測的輻射強度成正比，直接記錄單位時間內的脈沖數(shù)目可以測量核輻射強度。在幅度分析和時間分析中，常用計數(shù)設備來測量某一類信號的計數(shù)率。一、核脈沖計數(shù)脈沖計數(shù)系統(tǒng)：一、核脈沖計數(shù)常用的計數(shù)設備有定標器和計數(shù)率計。定標器計數(shù)率計電路功能一定時間間隔內的輸入脈沖數(shù)。單位時間內的平均輸入脈沖數(shù)（計數(shù)率）電路構成主要由數(shù)字電路構成由模擬電路構成顯示方式數(shù)字(間歇)顯示表頭指針(連續(xù))顯示一、核脈沖計數(shù)1.1定標器定標器工作原理

測量一定時間間隔內的輸入脈沖數(shù)。為適應不同用戶的要求，通常設有幾種不同的測量方式。定數(shù)測量：手動啟動，到預置計數(shù)后自動停止測量。定時測量：手動啟動，到預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、核脈沖計數(shù)

自動測量方式：開始手動啟動自動啟動自動復位

測量(定時或定數(shù))

停止計數(shù)(顯示結果)一、核脈沖計數(shù)電路組成和各部分的作用輸入電路計數(shù)系統(tǒng)控制系統(tǒng)定時系統(tǒng)低壓電源高壓電源隔離、極性、成形計數(shù)、預置計數(shù)計時、預置時間接探測器一、核脈沖計計數(shù)1.1定標器器定標器工作原原理特殊定標器：：可逆定標器器、預置定標標器等帶有緩沖、掃掃描器的計數(shù)數(shù)系統(tǒng)電路實例主要技術指標：1)、對輸入脈沖的要求：2)、計數(shù)容量：能計數(shù)的最大值。如上圖為106－1。4)、

fmax：不引起計數(shù)率損失條件下能記錄的周期信號的最高頻率。5)、分辨時間τ：輸入為雙脈沖時，定標器能分辨出這兩個脈沖的最小時間間隔。輸入信號寬度：0.1~100μS，幅度：200mV~2V，極性：＋或－3)、定時時時間：能計時的最大大值。如上圖圖為104分－1秒。一、核脈沖計計數(shù)1.1定標器器定標器測量核核脈沖計數(shù)的的誤差在核脈沖計數(shù)數(shù)測量中，如如果儀器都十十分穩(wěn)定，源源和探測器相相對位置不變變，測量時間間一定，定標標器記錄脈沖沖數(shù)目的誤差差決定于計數(shù)數(shù)的統(tǒng)計誤差和漏漏計誤差。（1）統(tǒng)計誤誤差標準偏差：相對統(tǒng)計偏差差：若要減小統(tǒng)計計漲落引起的的計數(shù)誤差，，必須增加測測量計數(shù)，實實際上增加測測量時間。（2）漏計誤誤差若定標器輸入入隨機信號的平均計數(shù)率率問：定標器的的測量結果有有無計數(shù)損失失？損失為多多少？分析原因：設射線信號的的平均計數(shù)率率為n，則在分辨時間間τ內可能出現(xiàn)的的平均計數(shù)為為nτ。即每計一個脈脈沖之后就可可能有nτ個脈沖被漏計計。答案為：有50％的計數(shù)數(shù)損失。若相對計數(shù)損損失為L：丟失數(shù)被記錄數(shù)＋丟丟失數(shù)討論：a、當時，L50%b、將上式變變形，將n用L和τ表示若L<<1（（計數(shù)損失很很小）則：結論：用定標器測量量隨機信號時時，允許輸入入的最大平均均計數(shù)率n比定標器的指指標fmax要小的多。如：要求計數(shù)數(shù)率損失為1％或0.1％，則n比fmax要小二、三個個量級。一、核脈沖計計數(shù)1.2計數(shù)率率計計數(shù)率計又稱稱率表，能直接指示示輸入脈沖的的計數(shù)率，在在許多核輻射射測量中，有有時需要知道道的不是輸入入脈沖的數(shù)目目，而是計數(shù)數(shù)率。通常使用的的是線性計數(shù)率率計，它可分為為模擬式和數(shù)數(shù)字式的，前者的的輸出給出出正比于輸輸入脈沖的的計數(shù)率的的模擬電壓壓或電流信信號，后者者給出正比比于輸入脈脈沖計數(shù)率率的數(shù)字脈脈沖。一、核脈沖沖計數(shù)1.2計數(shù)數(shù)率計模擬式線性性計數(shù)率計計模擬式線性性計數(shù)率計計的組成一、核脈沖沖計數(shù)1.2計數(shù)數(shù)率計模擬式線性性計數(shù)率計計電路原理Q（平均計數(shù)數(shù)率為n）RnQ電路RIonQVoIo＝nQVo＝Io*R=nQ*R

(與n成正比)以上電路指針搖擺的的會非常厲厲害，以至不能能讀數(shù)。因因此必須加加入一個大的電容。所以加入C后不不影響V（或I）∝n的關系。QCRIonQVo電路穩(wěn)定后后，單位時時間內，電容上充入入電荷的量量應等于釋釋放的電荷荷量。C支路的平平均電流等等于零。一、核脈沖沖計數(shù)由于輸入的是隨機信號。所以V2、I2將圍繞平均值漲落。雖加入C，但表頭指針仍有一定擺動，使讀數(shù)產生誤差。計數(shù)率計讀數(shù)的相對統(tǒng)計偏差經推導：

Vo

的相對統(tǒng)計偏差為：Vo

漲落的均方值為：一、核脈沖沖計數(shù)1.2計數(shù)數(shù)率計模擬式線性性計數(shù)率計計需要注意的的是，雖然然增大RC，可以減減少相對統(tǒng)統(tǒng)計偏差，，但是卻降降低了響應速度。因為輸出出電壓讀數(shù)數(shù)相對輸入入計數(shù)率變變化有著遲緩的響應應過程。設計數(shù)率率突然從n1增加到n2，輸出電壓壓Vo將按時間常數(shù)RC增長：一般取(3~5)RC作為Vo的讀數(shù)確立立時間。一、核脈沖沖計數(shù)1.2計數(shù)數(shù)率計模擬式線性性計數(shù)率計計二極管泵電電路：C1充電C1放電穩(wěn)定狀態(tài)下一、核脈沖沖計數(shù)電路工作在在穩(wěn)定的情情況下，電電容C支路的平均均電流為零零。只有在時，才與n成正比。一、核脈沖沖計數(shù)1.2計數(shù)數(shù)率計模擬式線性性計數(shù)率計計改進型線性性計數(shù)率計計泵電路：：C1充電C1放電（不受的影響）直接充電型型三極管泵泵電路一、核脈沖沖計數(shù)密勒積分型型泵電路C1充電C1放電（不受的影響）一、核脈沖沖計數(shù)電荷轉移型型三極管泵泵電路C1充電C1放電（不不受受的的影影響響））實際際電電路路舉舉例例一、、核核脈脈沖沖計計數(shù)數(shù)計數(shù)數(shù)率率計計對對輸輸入入信信號號成成形形的的要要求求通常常使使用用雙雙穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)電電路路成成形形。。一、、核核脈脈沖沖計計數(shù)數(shù)數(shù)字字式式計計數(shù)數(shù)率率計計用數(shù)數(shù)字字電電路路模模仿仿泵泵電電路路的的方方法法，，保保留留模模擬擬計計數(shù)數(shù)率率計計連連續(xù)續(xù)指指示示的的優(yōu)優(yōu)點點。。一一般般，，用用計計數(shù)數(shù)電電路路存存貯貯計計數(shù)數(shù)來來代代替替電電容容存存貯貯電電荷荷，，用用輸輸入入脈脈沖沖數(shù)數(shù)來來代代替替定定量量電電容容給給出出的的電電荷荷數(shù)數(shù)，，這這樣樣與與充充電電過過程程相相對對應應的的是是計計數(shù)數(shù)電電路路存