核電子學(xué)與核儀器-核脈沖計(jì)數(shù)-課件

核電子學(xué)與核儀器1PPT課件第五章關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)間分析

定時(shí)誤差（時(shí)間移動(dòng)、時(shí)間晃動(dòng)、時(shí)間漂移）定時(shí)方法

前沿定時(shí)、過(guò)零定時(shí)、恒比定時(shí)、幅度和上升時(shí)間補(bǔ)償定時(shí)觸發(fā)比與斜率噪聲比

最佳定時(shí)濾波器與定時(shí)濾波放大器

定時(shí)單道脈沖幅度分析器2PPT課件符合

符合方法、符合電路、快信號(hào)的傳輸和納秒延時(shí)器時(shí)間量變換方法時(shí)間-幅度變換（起-停型時(shí)幅變換；脈沖疊加型時(shí)幅變換）、時(shí)間-數(shù)字變換（計(jì)數(shù)式時(shí)數(shù)變換；游標(biāo)尺計(jì)時(shí)器；內(nèi)插時(shí)數(shù)變換）、上升時(shí)間-幅度變換脈沖波形甄別用途、優(yōu)質(zhì)因子3PPT課件本堂課主要內(nèi)容核脈沖計(jì)數(shù)

1.1定標(biāo)器

1.2計(jì)數(shù)率計(jì)4PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)在核電子學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中，核輻射探測(cè)器輸出信號(hào)在經(jīng)過(guò)各種信號(hào)處理電路后，通常都要變換成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)收集和處理，給出實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)是核電子學(xué)最基本的測(cè)量方法，也是最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)獲取工作。核輻射探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)數(shù)目與被測(cè)的輻射強(qiáng)度成正比，直接記錄單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)目可以測(cè)量核輻射強(qiáng)度。在幅度分析和時(shí)間分析中，常用計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)測(cè)量某一類信號(hào)的計(jì)數(shù)率。5PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)系統(tǒng)：6PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)常用的計(jì)數(shù)設(shè)備有定標(biāo)器和計(jì)數(shù)率計(jì)。定標(biāo)器計(jì)數(shù)率計(jì)

電路功能一定時(shí)間間隔內(nèi)的輸入脈沖數(shù)。單位時(shí)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7PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.1定標(biāo)器定標(biāo)器工作原理

測(cè)量一定時(shí)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(cè)量方式。定數(shù)測(cè)量：手動(dòng)啟動(dòng)，到預(yù)置計(jì)數(shù)后自動(dòng)停止測(cè)量。定時(shí)測(cè)量：手動(dòng)啟動(dòng)，到預(yù)置時(shí)間后自動(dòng)停止測(cè)量。

手動(dòng)測(cè)量方式：手動(dòng)起停。

半自動(dòng)測(cè)量方式：8PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)

自動(dòng)測(cè)量方式：開(kāi)始手動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)復(fù)位

測(cè)量(定時(shí)或定數(shù))

停止計(jì)數(shù)(顯示結(jié)果)9PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)電路組成和各部分的作用輸入電路計(jì)數(shù)系統(tǒng)控制系統(tǒng)定時(shí)系統(tǒng)低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(shí)、預(yù)置時(shí)間接探測(cè)器10PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.1定標(biāo)器定標(biāo)器工作原理

特殊定標(biāo)器：可逆定標(biāo)器、預(yù)置定標(biāo)器等帶有緩沖、掃描器的計(jì)數(shù)系統(tǒng)

11PPT課件電路實(shí)例12PPT課件主要技術(shù)指標(biāo)：1)、對(duì)輸入脈沖的要求：2)、計(jì)數(shù)容量：能計(jì)數(shù)的最大值。如上圖為106－1。4)、

fmax：不引起計(jì)數(shù)率損失條件下能記錄的周期信號(hào)的最高頻率。5)、分辨時(shí)間τ

：輸入為雙脈沖時(shí)，定標(biāo)器能分辨出這兩個(gè)脈沖的最小時(shí)間間隔。輸入信號(hào)寬度：0.1~100μS，幅度：200mV~2V，極性：＋或－3)、定時(shí)時(shí)間：能計(jì)時(shí)的最大值。如上圖為104分－1秒。13PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.1定標(biāo)器定標(biāo)器測(cè)量核脈沖計(jì)數(shù)的誤差

在核脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量中，如果儀器都十分穩(wěn)定，源和探測(cè)器相對(duì)位置不變，測(cè)量時(shí)間一定，定標(biāo)器記錄脈沖數(shù)目的誤差決定于計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)誤差和漏計(jì)誤差。

（1）統(tǒng)計(jì)誤差標(biāo)準(zhǔn)偏差：相對(duì)統(tǒng)計(jì)偏差：若要減小統(tǒng)計(jì)漲落引起的計(jì)數(shù)誤差，必須增加測(cè)量計(jì)數(shù)，實(shí)際上增加測(cè)量時(shí)間。14PPT課件（2）漏計(jì)誤差若定標(biāo)器輸入隨機(jī)信號(hào)的平均計(jì)數(shù)率問(wèn)：定標(biāo)器的測(cè)量結(jié)果有無(wú)計(jì)數(shù)損失？損失為多少？分析原因：設(shè)射線信號(hào)的平均計(jì)數(shù)率為n，則在分辨時(shí)間τ內(nèi)可能出現(xiàn)的平均計(jì)數(shù)為nτ。即每計(jì)一個(gè)脈沖之后就可能有nτ個(gè)脈沖被漏計(jì)。

答案為：有50％的計(jì)數(shù)損失。15PPT課件若相對(duì)計(jì)數(shù)損失為L(zhǎng)：丟失數(shù)被記錄數(shù)＋丟失數(shù)討論：a、當(dāng)時(shí)，L50%16PPT課件b、將上式變形，將n用L和τ表示若L<<1（計(jì)數(shù)損失很?。﹦t：結(jié)論：用定標(biāo)器測(cè)量隨機(jī)信號(hào)時(shí)，允許輸入的最大平均計(jì)數(shù)率n比定標(biāo)器的指標(biāo)fmax要小的多。如：要求計(jì)數(shù)率損失為1％或0.1％，則n比f(wàn)max要小二、三個(gè)量級(jí)。17PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.2計(jì)數(shù)率計(jì)

計(jì)數(shù)率計(jì)又稱率表，能直接指示輸入脈沖的計(jì)數(shù)率，在許多核輻射測(cè)量中，有時(shí)需要知道的不是輸入脈沖的數(shù)目，而是計(jì)數(shù)率。通常使用的是線性計(jì)數(shù)率計(jì)，它可分為模擬式和數(shù)字式的，前者的輸出給出正比于輸入脈沖的計(jì)數(shù)率的模擬電壓或電流信號(hào)，后者給出正比于輸入脈沖計(jì)數(shù)率的數(shù)字脈沖。18PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.2計(jì)數(shù)率計(jì)模擬式線性計(jì)數(shù)率計(jì)模擬式線性計(jì)數(shù)率計(jì)的組成19PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.2計(jì)數(shù)率計(jì)模擬式線性計(jì)數(shù)率計(jì)

電路原理Q（平均計(jì)數(shù)率為n）RnQ電路RIonQVoIo＝nQVo＝Io*R=nQ*R

(與n成正比)20PPT課件以上電路指針搖擺的會(huì)非常厲害，以至不能讀數(shù)。因此必須加入一個(gè)大的電容。所以加入C后不影響

V（或I）∝n

的關(guān)系。QCRIonQVo電路穩(wěn)定后，單位時(shí)間內(nèi)，電容上充入電荷的量應(yīng)等于釋放的電荷量。C支路的平均電流等于零。21PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)由于輸入的是隨機(jī)信號(hào)。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(dòng)，使讀數(shù)產(chǎn)生誤差。計(jì)數(shù)率計(jì)讀數(shù)的相對(duì)統(tǒng)計(jì)偏差經(jīng)推導(dǎo)：

Vo

的相對(duì)統(tǒng)計(jì)偏差為：Vo

漲落的均方值為：22PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.2計(jì)數(shù)率計(jì)模擬式線性計(jì)數(shù)率計(jì)

需要注意的是，雖然增大RC，可以減少相對(duì)統(tǒng)計(jì)偏差，但是卻降低了響應(yīng)速度。因?yàn)檩敵鲭妷鹤x數(shù)相對(duì)輸入計(jì)數(shù)率變化有著遲緩的響應(yīng)過(guò)程。設(shè)計(jì)數(shù)率突然從n1增加到n2，輸出電壓Vo將按時(shí)間常數(shù)RC增長(zhǎng)：一般取(3~5)RC作為Vo的讀數(shù)確立時(shí)間。23PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.2計(jì)數(shù)率計(jì)模擬式線性計(jì)數(shù)率計(jì)

二極管泵電路：C1充電C1放電穩(wěn)定狀態(tài)下24PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)電路工作在穩(wěn)定的情況下，電容C支路的平均電流為零。只有在時(shí)，才與n成正比。25PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)1.2計(jì)數(shù)率計(jì)模擬式線性計(jì)數(shù)率計(jì)

改進(jìn)型線性計(jì)數(shù)率計(jì)泵電路：C1充電C1放電（不受的影響）直接充電型三極管泵電路26PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)密勒積分型泵電路C1充電C1放電（不受的影響）27PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)電荷轉(zhuǎn)移型三極管泵電路C1充電C1放電（不受的影響）28PPT課件實(shí)際電路舉例29PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)率計(jì)對(duì)輸入信號(hào)成形的要求通常使用雙穩(wěn)態(tài)電路成形。30PPT課件一、核脈沖計(jì)數(shù)數(shù)字