核电子学与仪器课件脉冲计数

1、曾国强 副教授成都理工大学核技术与自动化工程学院核勘查与核退役系 Tel: 第八讲 核脉冲计数核信号采集及信息处理成都理工大学核科学与技术硕士课程一、核脉冲计数在核电子学测量系统中，核辐射探测器输出信号在经过各种信号处理电路后，通常都要变换成数字信号，再经过数据收集和处理，给出实验的最终结果。脉冲信号计数是核电子学最基本的测量方法，也是最简单的数据获取工作。核辐射探测器输出的脉冲信号数目与被测的辐射强度成正比，直接记录单位时间内的脉冲数目可以测量核辐射强度。在幅度分析和时间分析中，常用计数设备来测量某一类信号的计数率。一、核脉冲计数脉冲计数系统：一、核脉冲计数常用的计数设备有定标器和计数率计。

2、定标器计数率计 电路功能一定时间间隔内的输入脉冲数。单位时间内的平均输入脉冲数（计数率） 电路构成主要由数字电路构成由模拟电路构成 显示方式数字(间歇)显示表头指针(连续)显示一、核脉冲计数1.1定标器定标器工作原理 测量一定时间间隔内的输入脉冲数。为适应不同用户的要求，通常设有几种不同的测量方式。定数测量：手动启动，到预置计数后自 动停止测量。 定时测量：手动启动，到预置时间后 自动停止测量。手动测量方式：手动起停。半自动测量方式：一、核脉冲计数自动测量方式：开始手动启动自动启动自动复位 测量 (定时或定数) 停止计数(显示结果)一、核脉冲计数电路组成和各部分的作用输入电路计数系统控制系统定

3、时系统低压电源高压电源隔离、极性、成形计数、预置计数计时、预置时间接探测器一、核脉冲计数1.1定标器定标器工作原理 特殊定标器：可逆定标器、预置定标器等带有缓冲、扫描器的计数系统 电路实例主要技术指标：1)、对输入脉冲的要求：2)、计数容量：能计数的最大值。如上图为1061。4)、 f max：不引起计数率损失条件下能记录的周期信号的最高频率。5)、分辨时间 ：输入为双脉冲时，定标器能分辨出这两个脉冲的最小时间间隔。输入信号宽度：0.1100S，幅度：200mV2V，极性：或3)、定时时间：能计时的最大值。如上图为104分1秒。一、核脉冲计数1.1定标器定标器测量核脉冲计数的误差 在核脉冲计数

4、测量中，如果仪器都十分稳定，源和探测器相对位置不变，测量时间一定，定标器记录脉冲数目的误差决定于计数的统计误差和漏计误差。 （1）统计误差标准偏差：相对统计偏差：若要减小统计涨落引起的计数误差，必须增加测量计数，实际上增加测量时间。（2）漏计误差若定标器输入随机信号的平均计数率问：定标器的测量结果有无计数损失？损失为多少？分析原因：设射线信号的平均计数率为n，则在分辨时间内可能出现的平均计数为n。即每计一个脉冲之后就可能有n个脉冲被漏计。 答案为：有50的计数损失。若相对计数损失为L：丢失数被记录数丢失数讨论：a、当 时，L50%b、将上式变形，将n用L和表示若L1 （计数损失很小）则：结论：

5、用定标器测量随机信号时，允许输入的最大平均计数率n比定标器的指标 fmax要小的多。如：要求计数率损失为1或0.1，则n比fmax要小二、三个量级。一、核脉冲计数1.2计数率计 计数率计又称率表，能直接指示输入脉冲的计数率，在许多核辐射测量中，有时需要知道的不是输入脉冲的数目，而是计数率。 通常使用的是线性计数率计，它可分为模拟式和数字式的，前者的输出给出正比于输入脉冲的计数率的模拟电压或电流信号，后者给出正比于输入脉冲计数率的数字脉冲。一、核脉冲计数1.2计数率计模拟式线性计数率计模拟式线性计数率计的组成 一、核脉冲计数1.2计数率计模拟式线性计数率计 电路原理Q（平均计数率为n）RnQ电路

6、RIonQVoIonQVo Io *R = nQ *R (与n成正比) 以上电路指针摇摆的会非常厉害，以至不能读数。因此必须加入一个大的电容。所以加入C后不影响 V（或I ） n 的关系。QCRIonQVo电路稳定后，单位时间内，电容上充入电荷的量应等于释放的电荷量。C支路的平均电流等于零。一、核脉冲计数由于输入的是随机信号。所以V2、I2 将围绕平均值涨落。虽加入C，但表头指针仍有一定摆动，使读数产生误差。计数率计读数的相对统计偏差经推导： Vo 的相对统计偏差为：Vo 涨落的均方值为：一、核脉冲计数1.2计数率计模拟式线性计数率计 需要注意的是，虽然增大RC，可以减少相对统计偏差，但是却降

7、低了响应速度。因为输出电压读数相对输入计数率变化有着迟缓的响应过程。设计数率突然从n1增加到n2，输出电压Vo将按时间常数RC增长：一般取(35)RC作为Vo的读数确立时间。一、核脉冲计数1.2计数率计模拟式线性计数率计 二极管泵电路：C1充电C1放电稳定状态下一、核脉冲计数电路工作在稳定的情况下，电容C支路的平均电流为零。只有在 时， 才与n成正比。一、核脉冲计数1.2计数率计模拟式线性计数率计 改进型线性计数率计泵电路：C1充电C1放电（不受 的影响）直接充电型三极管泵电路 一、核脉冲计数密勒积分型泵电路C1充电C1放电（不受 的影响）一、核脉冲计数电荷转移型三极管泵电路C1充电C1放电（不受 的影响）实际电路举例一、核脉冲计数计数率计对输入信号成形的要求通常使用双稳态电路成形。一、核脉冲计数数字式计数率计 用数字电路模仿泵电路的方法，保留模