SU1457179A1 - Apparatus for determining the transverse coordinate of gravity centre of charged particle beam - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ускорительной технике и служит дл  расширени  динамического диапазона и повышени  точности измерений. Устройство содержит двухпластинный пикап-электрод 1, линейные детекторы 2, такто- вьм генератор 6, реверсивный счетчик 7, перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, дифференциальный компаратор 9 и выходной цифроаналоговый преобразователь 10 с посто нным опорным напр жением. Введение выключател  3, сумматора 4, масштабного усилител  5 и образование новых функциональных св зей позвол ет получить точность измерений 0,2% при динамическом диапазоне 40 db и не хуже 1,0% при динамическом диапазоне 54 db во всей аппертуре пикап-электрода и без каких-либо нелинейностей характеристики , принципиально вносимых схемой устройства. 1 ило i (Л 4 СП « СОThe invention relates to accelerator technology and serves to broaden the dynamic range and improve measurement accuracy. The device contains a two-plate pickup electrode 1, linear detectors 2, clock generator 6, reversible counter 7, multiplying the digital-to-analog converter 8, differential comparator 9, and output digital-to-analog converter 10 with a constant reference voltage. Introduction of the switch 3, the adder 4, the scale amplifier 5 and the formation of new functional connections allows obtaining measurement accuracy of 0.2% with a dynamic range of 40 db and no worse than 1.0% with a dynamic range of 54 db throughout the pickup electrode and without any nonlinear characteristics, principally introduced by the device circuit. 1 il i (L 4 JV CO

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике и может быть использовано дл  определени  положени  центра т жести пучка зар женных частиц .The invention relates to accelerator technology and can be used to determine the position of the center of gravity of a beam of charged particles.

Цель изобретени  - расширение динамического диапазона и повышение точности измерений.The purpose of the invention is to expand the dynamic range and increase the accuracy of measurements.

На чертеже представлена блок-схем предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит двухпластин- ный пикап-электрод 1, линейные детекторы 2,.вычитатель 3, сумматор 4, масштабный усилитель 5, тактовый генератор 6, реверсивный счетчик 7, перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, дифференциальный компаратор 9 и вькодной цифроаналоговый преобразователь 10 с посто нным опорным напр жением. Входы линейных детекторов 2 соединены с пластинами пикап-электрода 1, а выходы - с входами вычитател  3 и сумматора 4. Выход вычитател  3 соединен с одним из входов дифференциального компаратора 9, а вьрсод сумматора 4 - с входом масштабного усилител  5 и входом смещени  перемножакнцего цйфроаналого вого преобразовател  8 Выход масштабного усилител  5 соединен с опорным входом перемножающего цифроана- j;ioroBoro преобразовател  8, выход которого соединен с другим входом дифференциального компаратора 9. Счетньй вход реверсивного счетчика 7 подсоединен к выходу тактового генератора 6, а вход направлени  счета - к выходу дифференциального компаратора 9. Выходы реверсивного счетчика 7 соединены с цифровыми входами перемножанлцего цифроаналогового преобразовател  8 и с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразовател  10.The device contains a two-plate pickup electrode 1, linear detectors 2,. Subtractor 3, adder 4, large-scale amplifier 5, clock generator 6, reversible counter 7, multiplying the digital-to-analog converter 8, differential comparator 9 and the digital-to-analog converter 10 with a constant reference voltage The inputs of the linear detectors 2 are connected to the plates of the pickup electrode 1, and the outputs to the inputs of subtractor 3 and adder 4. The output of subtractor 3 is connected to one of the inputs of the differential comparator 9, and the output of adder 4 to the input of the multiplex transmitter. 8 transducer The output of the scale amplifier 5 is connected to the reference input of the multiplying digital-j- ioroBoro converter 8, the output of which is connected to another input of the differential comparator 9. The counter input of the reversing counter 7 pins dinene to the output of the clock generator 6, and the input of the counting direction to the output of the differential comparator 9. The outputs of the reversible counter 7 are connected to the digital inputs of the multiplex digital-to-analog converter 8 and to the digital inputs of the output digital-to-analog converter 10.

Устройство работает слецуущкм образом.The device works in a sleek way.

Напр жени  с пластин пикап-электрода 1 детектируютс  линейными детекторами 2, а затем вычитаютс  в вычитателе 3 и складываютс  в сумматоре 4. Разностный сигнал поступает на один из входов дифференциального компаратора 9, а суммарный - на вход масштабного усилител  5 с коэффициентом усилени  К 2 и на вход смещени  перемножакхцего цифроаналогового преобразовател  8. Преобразованный в соответствии с входным кодом иThe voltages from the pickup electrode plates 1 are detected by linear detectors 2, and then subtracted in subtractor 3 and added in adder 4. The difference signal is fed to one of the inputs of the differential comparator 9, and the total to the input of the large-scale amplifier 5 with gain factor K 2 and to the input of the bias of the multiplex digital and analogue converter 8. Transformed according to the input code and

смещенный на величину суммарного напр жени  сигнал с выхода перемножающего цифроаналогового преобразовател  8 поступает на другой вход дифференциального компаратора 9. Под действием импульсов с тактового генератора 6 и под управлением логических сигналов с выхода дифференциального компаратора 9 на выходах реверсивного счетчика 7 устанавливаетс  такой код, что напр жение на входах дифференциального компаратора 9 станов тс  равны между собой.shifted by the total voltage, the signal from the output of the multiplying digital-analog converter 8 is fed to another input of the differential comparator 9. Under the action of pulses from the clock generator 6 and under the control of logic signals from the output of the differential comparator 9, a voltage is set at the outputs of the reversible counter 7 at the inputs of the differential comparator 9 become equal to each other.

Опорное напр жение, входной код и выходное напр жение перемножающего цифроаналогового преобразовател  св заны соотношениемThe reference voltage, the input code and the output voltage of the multiplying digital-to-analog converter are related by

иand

вьиwi

JJon МJJ M

22

где U(,- опорное напр жение;where U (, is the reference voltage;

М - код на цифровых входах: п - разр дность перемножагадего цифроаналогового преобразовател ;M is the code on the digital inputs: n is the digit multiplier of the digital-to-analog converter;

, выходное напр жение о I Из услови  равенства напр жений на входах дифференциального компаратора следует, output voltage about I From the condition of equality of voltages at the inputs of the differential comparator follows

5five

00

ил silt

где иwhere and

2 2

напр жение на выходе вычитател  3;voltage at output of subtractor 3;

напр жение на выходе сумматора 4;voltage at the output of the adder 4;

код на цифровых входах пе- ремножагацего цифроаналогового преобразовател  8. После преобразовани  получимthe code on the digital inputs of the digital-to-analog converter 8. After the conversion, we get

h-th-t

и.and.

NN

У 44

иand

N-2 2N-2 2

Заметим, что N - код, смещенный на половину цифровой шкалы, а в пределах линейности пикап-электрода вьшолн етс  соотношениеNote that N is a code offset by half the digital scale, and within linearity of the pickup electrode, the ratio

.R R ,.R R,

5 где dR - отклонение пучка от оси5 where dR is the deflection of the beam from the axis

пикап-электрода; R - внутренний радиус пикап- электрода. Таким образом, окончательно получимpickup electrode; R is the internal radius of the pickup electrode. Thus, we finally get

4R 4R

314314

т.е. код N пропорционален отклонению пучка от оси пикап-электрода. Напр жение на выходе выходного цифро- аналогового преобразовател  10, смещенного на половину опорного напр же- ни , также пропорционально отклонению пучка от оси пикап-электрода. В экспериментальном образце устройства получена точность измерений 0,2% при динамическом диапазоне 40db и не хуже 1,0% при динамическом диапазоне 54db во всей апертуре пикап-электрода и без каких-либо нелинейностей характеристики, принципиально вносимых схемой устройстваthose. Code N is proportional to the deflection of the beam from the axis of the pickup electrode. The voltage at the output of the output digital-to-analog converter 10, shifted by half of the reference voltage, is also proportional to the beam deflection from the pick-up electrode axis. In the experimental sample of the device, the measurement accuracy was 0.2% with a dynamic range of 40db and no worse than 1.0% with a dynamic range of 54db throughout the entire aperture of the pickup electrode and without any non-linearity characteristics introduced by the device circuit

Предлагаемое устройство кроме достижени  указанной цели без уменьшени  динамического диапазона и точности измерений прототипа обеспечивает совмещение функциональной обработки сигналов с получением результата: :в псевдонепрерывной цифровой форме .The proposed device, in addition to achieving the specified goal without reducing the dynamic range and accuracy of the prototype measurements, ensures the combination of functional signal processing with the result: in a pseudo-continuous digital form.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  определени  поперечной координаты центра т жести сгруппированного пучка зар женных частиц, содержащее двухпластинныйA device for determining the transverse coordinate of the center of gravity of a grouped beam of charged particles, containing a two-plate 10ten 7171 1515 2020 2525 30thirty 7979 пикап-электрод, два линейн111х детектора , входы которых .соединены с пластинами пикап-электрода, реверсивный счетчик, счетньш вход которого соединен с выходом тактового генератора, вход направлени  счета - с выходом дифференциального компаратора, а выходы - с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразовател  с посто нным опорным напр жением и с цифровыми входами перемножанхдего 1щфроаналогового преобразовател , выход которого соединен с одним из входов дифференциального компаратора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  динамического диапазона ,и повьиаени  точности измерений, в него введены вычитатель, сумматор и масштабный усилитель, при этом выходы линейных детекторов соединены с входами вычитател  и сумматора, выход вычитател  соединен с другим входом дифференциального компаратора, а выход сумматора - с входом масштабного усилител  и с входом смещени  перемножанхцего цифроаналогового преобразовател , выход масштабного усилител  соединен с опорньи входом пе- ремножакщего цифроаналогового преобразовател .pickup electrode, two linear detectors, the inputs of which are connected to plates of the pickup electrode, a reversible counter, the counting input of which is connected to the output of the clock generator, the input of the counting direction — to the output of the differential comparator, and the outputs — to digital inputs of the output digital-analogue converter reference voltage and digital inputs multiplied by one external analog converter, the output of which is connected to one of the inputs of the differential comparator, characterized in that, in order to expand dynamic range and measurement accuracy, a subtractor, an adder and a scale amplifier are entered into it, while the outputs of the linear detectors are connected to the inputs of the subtractor and the adder, the output of the subtractor is connected to another input of the differential comparator, and the output of the adder is connected to the input of the large-scale amplifier and the bias input of the multiplex digital-to-analog converter, the output of the large-scale amplifier is connected to the reference input of the multi-analog digital-to-analog converter.