Brevet FR2285023A1 — publié le 19760409

Dans les comptages d'impulsions, notamment d'impulsions d'erigine radioactive, un probldme se pose toujours à l'utilisateur ; celui de la présision de la mesure. En effat, certains évémements (radicactivité par exemple) sont totalement aléatoires. Pour cosnaître la précision d'une mesure, il faut donc appliquer les lois classiques de la statistique. Le dispositif décrit, selon l'invantion, est particularisé par le fait qu'il denne @ l'utilisateur des infermations imtéressantes telles que, par exemple, la précision d'une mesure. Dans la technique actuelle, les seules imformations que donne un compteur sont le nombre de comptage et, évantuellement, le temps de cemptage. Il en résulte que le dispositif décrit selon l'invention se présente dene comme une amélieration des compteurs elmssiques. Le fonctionnement du dispositif sera bien compris à la lectmre de ce qui zwit, en @e référant au schéma 1 qui comprend ; - une ou plusieurs entrées, metées de 1 à 1m swivias d'amplificateurs, 2 à 2m et de compteurs, 3 à 3. Ces compteurs ont leurs sorties multiplexées (presédé à 3 états par exemple). - um ou plusieurs affichewre, 4, 17. - une herlege 5, de préférence pilotée par quart et actionnant un compteur, 6, - um système legique 7, compzenant : a) des registres 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16 appelés respecti vement ET, RM, ACC, RY, RI, RO, RA. b) une unité arithmétique et legique 12, commue dans la technique sous la non d'ALU (arithmatia and logie unit). c) une mémeire vive, 13, commue dans la tachnique sous la nom de RAM (Random Accegs Memery). d) une mémeire merte eu vive, 19, destinée à la mierepre grammstion de l'ensemble et commue das la technique sous le nom de CROM (Comman Read Only Memory). e) des m0oyens d'entrée/sortie, 18 & 20, comprenant notamment un elavier numérique (ou quelque chose de simflaire tel que rotacteur par exemple), servant à l'insertion des dommées. Il faut moter toutefois que cette configuration n'est pas fixe; ainsi, par exemple, le nembre de registres peut être perté à 20 ou 30 et cartaine registres peuvent être du type FXFO (First im-First out), LIFO (Last in - Fire out), etc. La KAM 13 peut être censtituén par une association de registres à décalage ou autre FIYO..., la CROM 19 peut être une mémoire magnétique par exemple... La configuration @doptée (7 registres, une GROM, une RAM et une ALU) est une configuration standard qui semble avoir un bon rapport prix/ performances. Ainsi qu'il a été dit précédemment, certains éléments peuvent être facilement remplacés par d'autras (registres par RAM par exemple), Da en fait, l'invention conceres plus le procédé que l'appe reil en taut que tel. Le dispositif, selon l'invention, est conçu pour effectuer les epérations suivantes : - Calcul de l'activité (dX/dt) - Calcul de la etatistique em tenant coopte du bruit do fond - Changement de coordemmées (exponentiation par exemple) - Conversions (nombre da coups par unité de temps en curies, nombre binaire a décimal et vice-ver@a, mombre bimmire ou décimal en système heraire). - Comptages avec changement d'échelles - Calculs relatifs aux coincidences (dans la cas où un compta ge en ceincidence est effectue). - Calculs divers ayant rapport a l'exploitation des ph@momenes d'erigine mucléaire (à partir d'un membre de peints, calcul do la droite des solaires carrés, calcul du tout du 2, atc) Temtes ces epérations sont effectuées par des micropregrammes contenus dans la CROM. Les impulsionsions arrivent par les entr@es 1... 1m et vont vere un amplfficateur powr mise en ferme, 2... 2m2, assecié à un discriminateur à seuil bas, et, évautuellement, à seuil haut. Les impulsions de sortie de cet amplificateur serent comptées par des compteurs symchromes de préféence 3...3n, dont les sorties serent multiplexées de fa@en à actionner le registre MM. Les voies de 1 à "a" servent dam le cas où plusieurs comptages sont mécessaires comme, par exemple, une mesure de coincidence sur ammibilstion de ss+ (# de 511 KeV) (Catte mesure s'effectue avec trois compteurs, voie A, voie B et voie de coincidence.) Le comptage brut ast donc disponihle à la sertie des compteurs 3...3m. Eventellement, un affichage 4 domme à l'utilisateur le membre de comptage, Par ailleurs, l'herlage 3, délivre des impulsions qui actionment un compteur 6, servant à déterminer les temps de mesure. Cestrairement aux compteurs elassiques le précempte est effectué par un procédé original (déerit plus loin). Les données brutes du temps sont donc disponibles en sortim de ce compteur 6 et vont vers le registre RT. Une fois en possession du nombre de comptage dans RN et du temps de comptage dans RT, il est possible d'effectuer les calculs mentiomnés plus haut. Ces calculs s'effectueront en mode binaire suivant les principes comnus de la microprogrammation (l'idée de référence est de WILKES, " the best way to design an automatie calculsting machine ", Maschester, Computer imaugural conference, 1951 p. 16). Le formst d'une miereinstruction pourra être, par exemple de 16 bits et avoir la configuration suivante : (bit 0 à gauche, bit 13 à dreite) bits 0 à 3 inclus : code d'opération bits 4 à 15 : signification veriable, qui dépend du code d'epération. Les opérations pourront être les suivantes : Type d'opération : Eits 0 à 3 : Correspendance décimale : Addition 0000 (0) " ET " legique 0001 (1) OU exclusif 0010 (2) " Set Flag C " si plus grand que 0011 (3) Set constante dans accu 0100 (4) Décalage à dreite 0101 (5) Décalage à gauche 0110 (6) Loader dans l'accu 0111 (7) Storer de l'accu 1000 (8) Seut en sous-microprogramms 1001 (9) Saut incomditionnel 1010 (10) Saut indexé 1011 (11) Fim d'opération 1111 (12) Les bits 4 à 15 pourront avoir la signification suivante : - Registre (pour les opérations 0,1, 2, 3, 7 et 8) - Constante (pour les opérations 4,5 et 6) - Adresse (pour les opérations 9, 10 et 11) - " Hexa FTF " pour l'opération 15. Motons tourefois que, dans l'exemple décrit, le saut indexé est un saut où le contenu de ACC est ajousé à l'adresse de saut (bits 4 à 15) pour former uns meuvelle adresse. Far ailleure. les opérations 7 a 8, las bits 4 a 15 pourront avoir la significa- tion d'une adresse (dans le cas où le bit 4 est positionné par exemple) et alors il ne s'agit plus d'un registre mais d'une adresse de la RAM. La quantité à déposer ou à retirer de l'accu sera le contenu de cette adresse. Avec toutes les opérations mentionnées précédemment, plus éventuellement cartaines opérations supplémentaires (opérations 12, 13, 14 non définies dans l'exemple choisi), il est pratiquement possible d'effectuer tous les calculs décrits an page 2 de la ligne 11 x la ligne 23. La méthode euployée est connue on soi et consiste a diviser la calcul an une suite d'opérations élémentai- ras, chaque opération étant an fait une sicroingtruetion, Cette technique de subdivision relève des mathématiques appliquées. Ainsi, le calcul d'une sultiplication s'effectua par une guc- coession de décalages et d'additions. Une racine carrée (notamment utile dans la calcul de la formule : où @n est l'activité observée pendant le temps tn), est effectuée par la forsule de HERON si n grand, An tend vers Ainsi une racine carrée peut être calculée à partir d'une succession de divisions et d'addition, cas mêmes divisions étant faites à partir de décalages et d'additions. Il est donc possible d'effectuer des racines carrées à partir du simple jeu d'opérations décrit en page 3 de la ligne 20 à la ligne 32. Pour beaucoup d'autres fonctions, la méthode utilisée consista x développer la fonction an aérie. Ainsi, pour le calcul de certaines expressions trigonométriques, le procédé consiste à utiliser les polymômes de TCHEEICHEF, Avac le jeu d'opérations décrit ci-dessus, il est donc possible d'affectuer des calculs même très compliqués. La méthode utilisée, qui est toujours la même, consiste donc à décomposer la formule mathématique ou l'opération à faire en opérations élémentaires telles que : additions, décalages, etc. L'entrés des données se fera par l'élément 18 (clavier par exemple) et un microprogramme effectuera le transfert dans RY puis la conversion éventuelle décinal-binaire. Ces données d'entrée pourront être, par exemple, des temps de précompta, des constantes de changement d'échelles, un comptage de bruit de fond, un temps de comptage ou toute autre donnée quelconque. La cas d'un précompte avec changement d'échelles est utilisé lorsque le radioélément à mesurer a une période courts (radioactivation). Par exemple, pour calculer l'activité d'un radioélément de période 10 mm, l'utilisateur aura intérêt à faire un relevé de cette activité toutes les 10 secondes pendant les premièses deux minutes, ensuite toutes les 30 secondes jusqu'à 10 mn et en dernier toutes les 2 mm jusqu'à 30 an par exemple. Ceci s pour effet do conserver la statistique. Dans ce cas bien précis, l'utilisateur devra indiquer au dispositif les temps de précompte : 10s, 30 a et 2 mn et les changements d'échelles correspondants : 2 mn, 10 mm et 30 mn (Fin). Ces temps et changements d'échelles sont motés respectivement t1, E1, t2, E2, t3, E3 et sont conservés dans la RAM aux adresses E3, E2 et B1.Les opérations suivantes seront alors affectuées par le microprogramme ci-dessous (schéma général) : - Faire un premier relevé de M et t. - Si t > 10s, enregistrer le premier relevé dans la IAN x l'adresse E8. Effacer N et refaire un autre relevé et aim si do suite toutes las 10 secondes. A chaque boucla faire + 1 à l'adresse B. (E9, E10,...)~ - Sit # 2mn, changer d'échelle et prendre 30s au lien de 10 m. Continuer les relevés avec t2. c'est à dire faire un enregistrement toutes les 30 secondes. - Sit # 10 mm, changer encore une fois d'échelle et conti nuer les relevés avec t3 (un relevé toutes loes 3mm). - Sit # 30mm, stopper. Entre chaque relevé, avant écriture dans la RAM, un calcul de l'activité correspondante, ainsi que de la statistique peut être effectué (toujours par microprogramme). Puisque chaque temps de précompte et de changement d'échelles est représenté par un mot de RAM, il est évident que la dispositif peut effectuer une quantité de précomptes et changements d'échelles différents. Celà est impossible avec @@s compteurs actuels que me peuvent effectuer qu'un seul précompte. Par milleurs, ce précompte, dans la technique actuelle, est câblé tandis que, dans le dispositif décrit selon l'invention, ces précomptes sont microprogrammés. Il en résulte une diminution du prix de revient et un accroissement considérable de performances. Il faut moter en dernier lieu que le changement d'échelles peut être représenté sous forme d'un nombre "n", indiquant le nombre de relevés entre deux changements d'échel les. Par exemple, au lieu de 10 secondes par relevé et changement à 2mm, il est possible de donner les deux informations suivantes : 10 secondes par relevé et 12 relevas (10 x 12 1 120 secondes r smn). Toutes les données sont de préférence binaires (éventuellement en décimal si l'ALU le nécessite). Il en résulte que des converrions seront nécessaires car l'utilisateur ne pourrait lire an binaire, Ces conversions seront également faites par des microprogrammes appropriés. La technique utilisée est toujours basée sur la principe de la subdivision an opérations élémentaires. La conception générale du dispositif permet également d'effectuer des conversions microprogrammées su niveau de l'affichage binaire # décimal # 7 segments. Il en résulte, là aussi, dans certains cas, une économie de matériel. En conclusion le dispositif qui vient d'être décrit dans l'invention consiste a adjoindra a un coapteur classique certains élé- ments logiques (ALU, RAM, ROM, registras,...) de façon à effectuer dos calcule qui, jusqu'ici, n'étaient pas faisables avec les cospteurs classiques.Par ailleurs, ces mêmes éléments servent à éten dre les performances de cas coapteurs tout on faisant une réduction substantielle du matériel (cas par exemple des conversions qui ne s'effectuent plus par circuits câblés mais qui, dans l'invention1 s'affectuent par microprogrammes). En résumé l'invention peut être considérés comme un nouveau procédé de comptage basé sur les principes connue an soi do la si- croprogrammation. Da annexe, il faut signaler que le dispositif pour la mise on oeuvre du procédé décrit selon l'invention peut être un système analogique. Ainsi, par exemple, une racine carrée peut être calculée par un circuit opérationnel du genre multiplieur ou élévateur au carré. Cependant, ce mode de fonctionnement nécessita d'une part un ou plusieurs convertisseurs digital-analogique et, d'autre part, un ou plusieurs couvertisseurs analogique-digital. Ce système n'a pas été décrit plus en détail car son rapport prix/performances est moins bon que le système purement digital ainsi décrit dans l'invention. ICATIONS 1. Procédé de comptage d'impulsions Electrique, caractérisé par le fait qu le comptage brut et le temps de comptage sont pris en charge psr un système microprogrammé et traités par celui-ci par le mode binaire. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des compteurs à sorties multi- plexées et une horloge allant vers une unité de traitement du signal comprenant des registres et mémoires interconnectts à une unité arithmétique et logique. à des moyens d'entréesortie et à des moyens de visualisation. 3. Dispositif, selon l'une des revendications I et 2, dans loquel les registres, les mémoires, l'unité arithtique et logique, les Moyens d'entréa/ sortie et les moyens de visualisation sont commandés par une mémoire de wicro- programmation contenant des microprogrammes capables d'effectuer les conver sions, les calculs statistiques, les calculs d'activité et autres calculs concernant l'exploitation des phénomenes nucléaires. 4. Procédé, selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les chengoients de cadence de comptage sont effectués par un microprogramme actionnant les registres, mémoires, unité arithmétique et loique, moyens d'entrée/sortie et moyens de visualisation. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le microprogramme servant au changement de cadence est inscrit dans une mémoire morte.