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定时电路的误差分哪几类?各由什么因素引起 ? 画图说明四种定时方法的特点(指出定时方法的特点,消除了哪种时间游动或时间晃动),并比较各自的优缺点。

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定时电路的误差分哪几类?各由什么因素引起 ? 画图说明四种定时方法的特点(指出定时方法的特点,消除了哪种时间游动或时间晃动),并比较各自的优缺点。 - PowerPoint PPT Presentation


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作业. 定时电路的误差分哪几类?各由什么因素引起 ? 画图说明四种定时方法的特点(指出定时方法的特点,消除了哪种时间游动或时间晃动),并比较各自的优缺点。. 触发比. 时间晃动. 时间游动. 输入信号时间涨落引起的. 噪声引起的. 幅度变化引起的. 波形变化引起的. 前沿定时. 大. 小. 有. 有. 过零定时. 1. 大. 较小. 无. 有. 恒比定时. P. 小. 较大. 无. 有. ARC 定时. 当 t M 一定时 较小. 较大. 无. 无. 作业.

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Presentation Transcript
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作业
  • 定时电路的误差分哪几类?各由什么因素引起?
  • 画图说明四种定时方法的特点(指出定时方法的特点,消除了哪种时间游动或时间晃动),并比较各自的优缺点。
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触发比

时间晃动

时间游动

输入信号时间涨落引起的

噪声引起的

幅度变化引起的

波形变化引起的

前沿定时

过零定时

1

较小

恒比定时

P

较大

ARC定时

当tM一定时

较小

较大

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作业
  • 在一个恒比定时甄别器中,如果衰减系数为20%,输入信号的上升时间为1.8ns,则外接延迟电缆的延迟时间应该取多少?
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作业
  • 符合电路的分辨时间是如何定义的?

当成形电路输出脉冲为理想的矩形脉冲时,两个输入信号间隔在tW内可产生符合输出,符合分辨时间tw。

符合电路能够区分的输入信号之间的最小时间间隔。

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作业
  • 画出快慢符合原理示意图。
  • 画出起停式时间幅度变换原理图并对其原理进行阐述,指出其优缺点。
  • 基于时间内插技术的计数式TDC的基本思想是怎样的?
    • 时间内插技术的基本思想是采用适当的方法将“粗”计数使用的参考时钟的周期细分为M个等分,并利用其将被测时间间隔与“粗”计数器记录的时间(nT0)之差记录下来,等效于将时钟信号的频率提高了M倍。
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计数设备:用于计数系统
  • 多道分析器:用于能量分析系统、时间分析系统
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独立式多道分析器

它包含的电子元件的数量不少于一台普通的计算机。

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MUITICHANNEL BUFFER

Data memory

Signals

MICRO PROCECSSOR

ADC

Program memory

PERSONAL COMPUTER

Other MCBs

计算机多道分析器
  • 数据获取部分和存储器等以硬件方式作为独立插件或插卡

(称为MCB:MultiChannel Buffer);

  • 控制和显示由PC机中运行的软件来实现

(称为MCA Emulation Software)。

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MCB

  • 多道分析器的数据获取
  • 多道分析器的数据处理
  • 多道分析器的接口技术
  • 多道分析器的实例
  • 数字化谱仪简介

PC

MCB-PC

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多道分析器的数据获取

三种基本类型:

  • 道址由输入信号幅度随机选择,称为PHA(脉冲幅度分析方式);
  • 道址逐道步进,存储内容为测量时间内测得的输入脉冲数目,称为MCS(多路定标方式)。
  • 道址逐道步进,存储内容为测得的输入脉冲幅度,称为List Mode(列表方式)
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脉冲幅度分析方式

单路脉冲幅度分析

m

粒子能谱

对应m的存储单元内计数加1

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脉冲幅度分析方式

多路脉冲幅度分析

m

相应分区对应m的存储单元内计数加1

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Y地址寄存器

控制器

分区选择

存储命令

X地址寄存器

对应YX的存储单元内计数加1

取址

主机

回答

Y信号处理

X信号处理

Y ADC

Y存储命令

X存储命令

X ADC

编址

Y道址

X道址

回答Y

回答X

符合测量

Y响应

X响应

XY

XY

双参数控制器

脉冲幅度分析方式

单参数和多参数脉冲幅度分析

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脉冲幅度分析方式

双参数脉冲幅度分析谱

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多路定标方式

存入相应存储器的内容为测量时间内的输入脉冲数

多路定标方法测得的放射性核衰变曲线

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地址寄存器

寄存器

数码m

(来自ADC)

存储器

存入相应存储器的内容为输入脉冲幅度

加1

列表方式

波形采样分析是列表方式的一个典型应用,它能直接记录信号幅度随时间的变化波形。

  • 输入信号脉冲由ADC变换为数码;
  • 这个数码作为存储内容顺序地存储在各道中;
  • 每输入一个脉冲,道址码加1。
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输入

ADC

地址寄存器

数码m

寄存器

数据运算

采样脉冲

存储器

控制器

t

t

波形采样分析
  • 用周期脉冲对输入慢变化信号进行采样,得到幅度和慢变化信号瞬时值相等的脉冲;
  • 经过ADC变化为数码,作为存储内容依次存储各道中;
  • 每采样一次,道址步进一道,道址代表时间,各道计数代表不同采样瞬时的慢变化信号电平,得到被测信号随时间的变化波形。

采样脉冲的周期可以任意选择,但必须大于模数变换器的死时间。

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目前的多参数获取系统数据存储一般采用列表方式。目前的多参数获取系统数据存储一般采用列表方式。

(x1,x2…,xn)

….

(x1,x2…,xn)

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多道分析器数据获取重点

三种基本类型:

  • 道址由输入信号幅度随机选择,相应道址内计数加1,称为PHA(脉冲幅度分析方式);
  • 道址逐道步进,存储内容为测量时间内测得的输入脉冲数目,称为MCS(多路定标方式)。
  • 道址逐道步进,存储内容为测得的输入脉冲幅度,称为List Mode(列表方式)

区别在于获取了哪一类数据,存到了哪里

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计算机多道分析器的几种典型结构
  • 通用微型计算机多道分析器
  • 智能缓存型计算机多道分析器
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通用微型计算机多道分析器
  • 核心部分是一台通用的微型计算机。
  • 从ADC或TDC变换所得的数码经过获取接口直接送到计算机的内存数据区进行存储,它不需要配置专用的数据存储器,而是充分利用计算机本身的存储资源。
  • 利用计算机本身的高分辨显示器作为多道分析器的谱型显示器。
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通用微型计算机多道分析器,获取的数据是通过接口电路传送到计算机的内存,即计算机的内存要开辟一个数据存储区作为多道缓存数据用。每当数据获取时,计算机要对内存执行读、写等操作,这些操作虽然简单,但在要获取大批数据的情况下,计算机被占用大量的时间,降低了系统的效能。另外,当使用不同的计算机时,需要配置专用的接口电路。通用微型计算机多道分析器,获取的数据是通过接口电路传送到计算机的内存,即计算机的内存要开辟一个数据存储区作为多道缓存数据用。每当数据获取时,计算机要对内存执行读、写等操作,这些操作虽然简单,但在要获取大批数据的情况下,计算机被占用大量的时间,降低了系统的效能。另外,当使用不同的计算机时,需要配置专用的接口电路。

目前这种类型的计算机多道分析器除了在一些大型的专用数据获取系统中使用外,已逐渐被下面的智能缓存型计算机多道分析器所替代。

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输入

CPU内存储器

获取控制

ADC

微处理器总线

主计算机总线

磁盘

CPU

通讯接口

显示

RAM EPROM

键盘

智能缓存获取接口

其他外部设备

通讯口

通用电子计算机

智能缓存型计算机多道分析器
  • 用智能缓存获取接口代替一般的获取接口。它是由微处理器控制的多道缓存逻辑,包括有微处理器、存储器、地址和数据获取控制逻辑以及与主计算机通讯的接口。它有较强的独立性,即独立于主计算机进行数据获取和简单处理。
  • 智能缓存获取接口设有与主计算机交换信息的标准通讯口。
  • 用多道缓存器NIM插件代替传统多道分析器完成数据获取和简单处理的功能。
  • 多道缓存器和计算机相连接构成多道缓存型计算机多道,可实现前后台操作,前台主要用于数据自动获取,后台由计算机进行数据处理、数据显示和输出等。
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计算机多道分析器的接口技术
  • 数据获取接口是通用型计算机多道分析器的一个重要组成部分。它是模数变换器等输入设备和计算机之间实现信息交换的电路,获取的数据经过接口传送到计算机,而计算机通过接口设置各种与获取有关的工作参数,并控制数据获取的起始和停止。
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智能缓存型计算机多道接口
  • 智能缓存获取接口完成了ADC与存储器之间的信息交换;
  • 目前智能缓存获取接口电路与计算机之间通讯有两种方式:
    • 一种是直接与计算机的输入/输出(I/O)总线相连接;
    • 另一种是与计算机的通用串行总线(USB)接口相连接,这时接口电路必须有驱动和接收USB的相应电路。
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DUAL-POLT

DATA MEMORY

16K CHANNELS

12 BITS

BATTERY BACKUP

DUAL-POIT INTERFACE

MUTIPLEXER/ROUTER

Inputs

SET

1

DIGITAL

STABLUZER

SAMPLE

CHANGER

2

ADC

16k

CHANNELS

80186

MICRO-

PROCESSOR

3

RS-232-C

ETHERNE

4

PROGRAM MEMORY

512K FLASH DATA MEMORY

512K STATIC

PARAMETER MEMORY

256K BATTERY BACKUP

插件式MCA实例
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多道分析器总结(重点)
  • 重点是数据获取方式:PHA、MCS、LIST MODE
  • 对数据处理做一定了解即可,但要有能量刻度(时间刻度)、感兴趣区、峰位、峰面积等概念;
  • 对接口技术做一般了解即可
  • 基于计算机的智能缓存型多道的原理方框图
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信号处理技术的发展
  • 上个世纪50年代,模拟滤波器是信号处理的主要设备。这是信号处理设备的第一个发展阶段。
  • 到了60年代,随着数字计算机技术的发展,特别是快速傅立叶变换算法的出现,标志着信号处理已由模拟式向数字式转变,开始了现代信号处理,即采样的离散信号处理。这第二个发展阶段。70年代小型数字计算机已兴起,信号处理设备多半由小型计算机再配以必要的前端设备—放大器、抗混叠滤波器,以及必要的分析软件组成。

随着微型计算机以及电子技术的进一步发展及普及,使以微型计算机系统或微处理器芯片,再加专用数字信号处理硬件单元(高速乘法器、蝶形运算器、FFT处理单元等)的结构,逐渐成为第二代信号处理设备的主要体制。这一阶段的设备,虽然采用快速傅立叶变换FFT算法,将离散傅立叶变换算法计算量大大降低,但由于是采用中、小规模的集成电路构成的设备,使系统的有关参数、算法不易改变。

  • 近年来,随着大规模集成电路的发展,出现了一批高速的专用单片数字信号处理器件(DSP芯片),使数字信号实时处理的水平得以大大提高。采用DSP芯片的信号处理设备属于信号处理的第三代产品。

关于信号的数字处理技术在这里就不再多说了,如有兴趣请参阅《智能仪器与信号处理技术》(沈兰荪著,电子工业出版社,1990年)和《简明数字信号处理》(姚剑清,2009)。

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数字化谱仪
  • 数字化谱仪是数字信号处理技术在核电子学中的应用,是近代核电子学的一个重大发展。由于处理是在数字领域进行,优越于模拟处理。数字处理技术以它固有的适应性灵活性,能因地制宜,易于相加,即使对苛刻的环境,几乎都很容易合成任意的脉冲响应形状。能组合出最佳脉冲响应形状继而降低串列噪声,弹道亏损和堆积效应。对核探测器探测事件的处理、滤波、修正基线漂移,脉冲形状甄别比模拟处理精确。数字滤波效果好,易于提高系统的能量分辨率。
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数字化谱仪举例
  • 它是ORTEC公司第五代谱仪,采用数字滤波技术和最新的USB通讯接口,具有很好的性能。
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重点
  • 多道的组成(智能缓存型计算机多道)
  • 多道的数据获取方式
    • 脉冲幅度分析方式
    • 多路定标方式
    • 列表方式
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作业
  • 结合919框图,阐述智能缓存器计算机多道的组成和工作原理。
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