第8-9章 核儀器定標(biāo)器、率表、定時(shí)

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(cè)量中經(jīng)常要測(cè)量某一類信號(hào)的計(jì) 數(shù)或計(jì)數(shù)率。如： 通過測(cè)量計(jì)數(shù)率，測(cè)量源的活度。 通過測(cè)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(cè)輻射場(chǎng)的強(qiáng)度。 核儀器中很多是通過測(cè)量計(jì)數(shù)率（或計(jì)數(shù)率 的變化）測(cè)出所需的物理量。如：料位計(jì)、 測(cè)厚儀、等。 3 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 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(cè)量方式： 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： 一、定標(biāo)器工作原理 5 自動(dòng)測(cè)量方式： 開始手動(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) 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(shí)系統(tǒng)定時(shí)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(shí)、 預(yù)置時(shí)間 接探測(cè)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(duì)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(shí)時(shí)間：能計(jì)時(shí)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(hào)號(hào)的最高頻率。 5)、分辨時(shí)間分辨時(shí)間 ：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。 如：輸入信號(hào)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(duì)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(cè)量計(jì)數(shù)，實(shí)際上增加測(cè)量時(shí)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(hào)的平均計(jì)數(shù)率 max nf 問：定標(biāo)器的測(cè)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(hào)的平均計(jì)數(shù)率為n，則在分辨時(shí) 間內(nèi)可能出現(xiàn)的平均計(jì)數(shù)為 n。即每計(jì)一 個(gè)脈沖之后就可能有 n個(gè)脈沖被漏計(jì)。 12 若相對(duì)計(jì)數(shù)損失為L(zhǎng)： 1 n L n 丟失數(shù) 被記錄數(shù)丟失數(shù) 討論： a、當(dāng) 時(shí)， 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(shí)間檢出與符合測(cè)量時(shí)間檢出

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

6、eading Edge Triggering Timing) 1、原理電路 定時(shí)時(shí)間定時(shí)時(shí)間 28 2、定時(shí)時(shí)間 將輸入信號(hào)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(hào)最大幅度，tM 為上升時(shí)間） 定時(shí)時(shí)間定時(shí)時(shí)間： 1 () T TLM V tt V 29 1）信號(hào)幅度和上升時(shí)間變化引起的定時(shí)誤差 3、定時(shí)誤差分析 maxmin 1min1max () MM TLT tt tV VV 信號(hào)幅度、上升時(shí)間同時(shí)變： VT 應(yīng)盡量小，但 VT （23）Vn 。 2）電路噪聲引起的定時(shí)誤差 主要體現(xiàn)在時(shí)檢電路輸入信號(hào)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(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏差 VT 應(yīng)選在信號(hào)上升斜率 大的地方。 4、前沿定時(shí)電路的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：定時(shí)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(hào)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(shí)，電 表滿量程時(shí)的輸入信號(hào)計(jì)數(shù)率（設(shè)C點(diǎn)輸出電壓信號(hào)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(cè)量最高計(jì)數(shù)率為Nmax的隨機(jī)信號(hào)計(jì)數(shù) 率。若要