2.6.6 Интегрирующая цепочка

Характерной ее задачей является определение числа частиц испускаемых в единицу времени. В место регистрации отдельных импульсов в течение заданного интервала времени можно использовать измеритель скорости счета или усилитель очень низких частот, измеряющий средний ионизационный ток в течении длительного времени. Таким образом, интегрирующие цепи это такие электрические цепи в которых выходное напряжение U_вых(t) (или ток) пропорционально интегралу по времени от входного напряжения U_вх(t) (или тока), то есть:

U_вых(t) = Кò U_вх(t)dt

Простейшая интегрирующая цепь - это цепь с емкостью или индуктивностью (рис. 39).

Рис. 39. Простейшая интегрирующая цепь

;

В основе действия интегрирующих цепочек лежит накопление электрического заряда q на обкладках конденсатора с емкостью С (q = CU_C) под действием приложенного тока i_C.

Для цепи с индуктивностью речь идет о накоплении магнитного потока Ф в катушке состоящей из n витков с индуктивность L (nФ = Li_L) под действием приложенного напряжения U_L. Обычно на вход интегрирующей цепочки поступает напряжение и с выхода ее снимается также напряжение. В этом случае интегрирующие цепочки имеют вид показанные на рис. 39 в,г. Важной характеристикой интегрирующей цепи является постоянная времени t₀ = RC или t₀ = L / R. Для правильной работы цепи при интегрировании импульсов необходимо чтобы t₀ было много больше длительности импульсов Т. В противном случае при t₀ << Т и выходное напряжение будет приближено равно входному.

В схемах дозиметрических приборов применятся интегрирующая цепочка, состоящая из параллельно включенных емкостей и сопротивления, показанная на рис. 40.

Рис. 40. Интегрирующая цепочка

Схема работает следующим образом. Входные импульсы напряжения заряжают конденсатор С интегрирующей цепочки. Разряд конденсатора С происходит через сопротивление R включенного в цепочку. Его величина больше величины сопротивления источника напряжения R_U поэтому постоянная времени цепи заряда t_З = R_UC будет меньше постоянной времени цепи разряда t_З = RC. Через некоторое время после поступления первого импульса в цепочке устанавливается стационарный режим, если импульсы напряжения одинаковы по форме, величине и длительности. Он характеризуется следующим образом:

- увеличение напряжения на конденсаторе во время импульса равно уменьшению напряжения во время паузы;

- на конденсаторе устанавливается напряжение средней величиной U_Сср;

- через сопротивление R проходит разрядный ток равный

и в установившемся режиме среднее значение разрядного тока равно среднему значению зарядного тока, то есть ;

- если ежесекундно поступает на конденсатор N импульсов и каждый импульс напряжения сообщает конденсатору заряд q, то:

и ;

- частота следования импульсов, очевидно, будет равна:

Таким образом, по величине среднего разрядного тока конденсатора можно судить о частоте прохождения импульсов через интегрирующую цепочку. Поэтому для измерения разрядного тока последовательно сопротивлению R в цепочку включается электроизмерительный прибор.

Примечание. Среднее значение разрядного тока в цепочке устанавливается не сразу, а через минуты после начала прохождения импульсов по цепочке.