Файл: Мяздриков О.Я. Дифференциальные методы гранулометрии.pdf

Рассмотренные схемы позволяют получить интеграль­ ные спектры, т.е. зависимости числа импульсов, ампли­ туда которых превосходит определенную величину, за­ даваемую порогом дискриминации, от значения послед­ него. Дифференцированием этой зависимости получают зависимость плотности распределения амплитуд, им­ пульсов, или дифференциальную кривую распределения. Однако такому методу присущ недостаток, который за­ ключается в том, что число импульсов (частиц) с ам-

Рис. 59. Блок-схема однокаиальиого анализатора (упрощенный вариант)

плитудами (размерами) находят и результате двух не­ зависимых измерений. Следовательно, относительная вероятная погрешность, определяемая выражением

точно велика. Это выполняется только в том случае, ког­ да числа импульсов /ц и щ-\ велики.

При ограничении предельно допустимых скоростей регистрации неизбежно увеличивается время на экспе­ римент, что приводит к росту погрешности результата за счет возможного изменения гранулометрического со­ става анализируемой полидисперсной системы. Поэтому рационально измерять не я,-, а Дя,-, что осуществляется с помощью дифференциальных амплитудных анализато­ ров, простейшим из которых является одноканальный анализатор (рис. 59).

Импульсный сигнал поступает одновременно на вхо­ ды двух дискриминаторов Dx и D2, причем порог дискри­ минации Z7j дискриминатора Di ниже порога дискрими­ нации U2 дискриминатора D2. Разность порогов Д £ / =

=U2—U\ называют шириной окна или канала. Импульсы

156

с выхода обоих дискриминаторов поступают на схе­ му антисовпадений СЛ. Если входной импульс вызыва­ ет срабатывание только дискриминатора нижнего уров­ ня D[, то это означает, что амплитуда данного сигнала заключена в пределах ширины канала. В этом случае срабатывает схема ан­ тисовпадений, на вы­ ходе которой возника­ ет импульс.

Вариант схемы антнсовпаденпй на полу­ проводниковых диодах показан на рис. 60. До прихода сигнала от дискриминатора D{ по каналу / через диод D{ протекает ток. Диод D2 закрыт, так как на его катод подано поло­ жительное напряжение смещения -\-Uc, вели­

чина которого больше потенциала точки а. Если по кана­ лу / поступает положительный импульс, то импульсный сигнал на выходе возникает только в том случае, когда

О, ли

Рис. 61. Типовая блок-схема одноканального анализатора

от дискриминатора D2 по каналу 2 одновременно ие бу­ дет подан отрицательный импульс.

Очевидно, что четкая работа схемы будет возможна только в том случае, когда временная задержка обоих сигналов и их форма будут одинаковыми. В противном случае схема может зарегистрировать большее число

157

антисовпадений, чем есть в действительности. Этот недо­ статок может быть устранен, если сигналы в каналах будут задержаны на некоторый интервал времени, превы­ шающий возможный максимальный случайный разброс во времени их возникновения.

Рассмотрим, как влияет форма сигнала на работу схемы. В реальных условиях даже при использовании формирующего устройства форма импульса отличается от прямоугольной, поэтому импульсы, поступающие от дискриминатора нижнего уровня, будут всегда шире вы­ ходных импульсов дискриминатора верхнего уровня и будут опережать их во времени. Это очевидно, так как дискриминатор верхнего уровня срабатывает всегда поз­ же дискриминатора нижнего уровня. Поэтому схемы ре­ гистрации амплитудного распределения импульсных сиг­ налов, практически решающие эти задачи, сложнее одноканального анализатора, приведенного на рис. 59.

На рис. 61 показана блок-схема наиболее часто встре­ чающегося варианта амплитудного дифференциального анализатора. От схемы, изображенной на рис. 59, она отличается наличием трех дополнительных элементов: схемы памяти СП, дифференцирующей цепочки ДЦ и схемы сложения СС. Допустим, что входной сигнал не попал в окно и сработали как верхний D2, так и ниж­ ний D[ дискриминаторы. Импульс с нижнего дискрими­ натора Di сразу поступает как на ДЦ, так и на СС. Схе­ ма сложения суммирует импульсы по длительности, т. е. с выхода этого элемента получается импульс, длитель­ ность которого равна сумме длительностей начального и продифференцированного импульсов нижнего дискри­ минатора Dx.

Необходимость схемы сложения вызвана тем, что продифференцированный импульс сдвинут во времени относительно конца импульса нижнего дискриминатора. Отрицательный импульс, выдаваемый СС, поступает на СП.

Вариант схемы памяти на диоде и триоде представ­ лен на рис. 62. Отрицательный импульс с выхода схемы сложения поступает на вход 2 схемы памяти и закрыва­ ет нормально открытый триод Л2, т.е. разрывает цепь разрядки конденсатора памяти Сп . Если в это время сработает верхний дискриминатор, то его импульс, по­ ступивший по каналу / через диод Л\, зарядит конден­ сатор Сп - По окончании этого импульса диод Л\ закры-

158

поддерживаться сигнал, исключающий прохождение про­ дифференцированного импульса от нижнего дискрими­ натора. Если входной сигнал попадает в окно, то сраба­ тывает только нижний дискриминатор. Лампа Л 2 закры­ вается и, следовательно, цепь разрядки конденсатора

антисовпадений.

Рассмотренная схема обеспечивает надежную работу анализатора в широком диапазоне длительностей вход­ ных импульсов, но не устраняет недостатков, обуслов­ ленных нестабильностью ширины окна. Повысить ста­ бильность порогов дискриминации можно путем подачи исследуемого сигнала на дискриминаторы через порого­ вый усилитель, называемый обычно экспандером (рас­ ширителем). Характеристика экспандера такова, что он не пропускает сигналы, амплитуда которых ниже опре­ деленного порога, и усиливает те сигналы, амплитуда которых превышает этот порог. В качестве экспандера может быть использован запертый усилитель-дискрими­ натор и другие схемы.

Как следует из графика, приведенного на рис. 63, ко­ эффициент усиления экспандера равен нулю для вход-

J59

ных сигналов, амплитуда которых ниже определенного порогового значения. Если амплитуда входных сигналов больше U[, то экспандер усиливает их разность (UBX-—• £/,) и коэффициент усиления становится равным посто­ янной величине Л'. Начиная со значения амплитуды входного сигнала U2, выходной сигнал ограничивается постоянным уровнем U'2. Если коэффициент усиления экспандера равен К, то и ширину окна как разность по­ рогов дискриминации, следует увеличить в К раз. Од­ нако при пересчете ширины окна к входу экспандера ве­ личина ширины сохранится прежней. Увеличение шири­ ны окна в К раз приводит к тому; что относительная нестабильность порогов дискриминации уменьшается также в К раз.

многократно. Поэтому целесообразно в анализатор

вала времени выдается результат, отпечатанный на ленте.

Существуют две основные схемы автоматизации. В первом варианте схемы устанавливается строго опре­ деленный интервал времени, по истечении которого счет прекращается и осуществляется опрос. Эта информация подается на цифропечатающее устройство. После оконча­ ния печати автоматически устанавливается новое значе­ ние порога; декады; счетной схемы приводят в исходное состояние и включается входная цепь анализатора. Дли­ тельность экспозиции определяется специальным устрой­ ством— таймером. Таймер состоит из стабильного гене­ ратора, как правило, кварцевого, и пересчетной схемы с регулируемым коэффициентом пересчета. После набора за данного числа импульсов таймер выдает управляющий сигнал, останавливающий счет.

Очевидно, что при различных порогах дискримина­ ции число зарегистрированных импульсов будет разное. Следовательно, будет различной и статистическая по­ грешность, которая зависит от числа зарегистрирован­ ных импульсов. В некоторых случаях необходимо, что-

160