(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の周波数を出力電流に変換するための手段（９）と、出力電流を平滑化するための手段と、平滑化された出力電流をディジタル処理に適する周波数を有する出力信号に変換するための手段とを具備し、出力電流を平滑化するための手段は、出力電流における変化に応答して変化する時定数を持つように構成されたダイオードフィルタ（１０）を備えることを特徴とする、周波数−周波数デランダマイザ回路。
【請求項２】
入力信号の周波数を出力電流に変換するための手段は、ダイオードトランジスタポンプ（９）を備えることを特徴とする請求項１に記載の周波数−周波数デランダマイザ回路。
【請求項３】
ダイオードフィルタ（１０）は、少なくとも１つのダイオードと、少なくとも１つの結合されたフィルタコンデンサとを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数−周波数デランダマイザ回路。
【請求項４】
ダイオードフィルタ（１０）は、３個のダイオードに並列に接続された３個の抵抗（１７、１８、１９）を備え、各ダイオードは結合されたフィルタコンデンサ（２１、２２、２３）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数−周波数デランダマイザ回路。
【請求項５】
平滑化された出力電流を出力信号に変換するための手段は、出力信号を生成する電圧制御発振器（１３）に給電する演算増幅器（１２）と、入力信号の周波数を出力電流に変換するための第２の手段（１１）とを備え、前記入力信号の周波数を出力電流に変換するための第２の手段は、前記出力信号を平衡電流に変換し、その後平衡電流は、演算増幅器への入力を平衡させるために用いられる請求項１から４のいずれか一項に記載の周波数−周波数デランダマイザ回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の周波数−周波数デランダマイザ回路を備える放射線モニタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、改良された周波数−周波数デランダマイザ回路に関し、そして特に低電力周波数−周波数デランダマイザ回路に関する。
【０００２】
いくつかのタイプの技術は、良く知られており、且つ有用な出力信号を提供するために入力信号をデランダマイズするための現存する装置に一般的に用いられている。米国特許第３，６４６，３３０号（Ｒｕｄｎｉｃｋ  Ｓｔａｎｌｅｙ  Ｊ他）に記述された一例は、デランダマイザを含む連続ディジタル計数率計に関するものである。しかしながら、米国特許第３，６４６，３３０号の回路は、到来パルスの周波数に依存して電流を平滑化するための時定数を、適応させることはできない。そのような技術のさらなる例は、ある期間にわたるカウント値の積分（「表示平均値を格納する」）、およびダイオードポンプ回路あるいはその変形を含んでいる。後者の詳細は、Ｈｅｒｂｓｔ著「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ（核子分析のためのエレクトロニクス）」の２２３〜２２５ページ、およびＫｎｏｌｌ著「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ（放射線検出および計測）」（第２版）６０１および６０２ページに含まれている。しかしながら、知られている技術の各々は、関連する問題を有している。
【０００３】
高速で応答し、高速で整定し、正確で且つ安定な表示を達成するためのディスプレイドライバソフトウェアコードの修正を、本発明による回路に用いることができる。しかしながら、本発明による回路は、電力効率のために構成されており、そしてそのようなプロセッサ自体は、電力を節約するために非常に遅いクロック速度で動作し、且つソフトウェアコードの複雑さは最小限にならなければならない。従って、ディスプレイドライバソフトウェアが用いられていれば、プロセッサは、より高速に動作しなければならず、そして装置の電力消費は、より高くなってしまう。
【０００４】
「平均値を格納および表示する」構成に伴う問題は、それらをリアルタイムで機能させることができないことである。高速な応答、高速な整定、正確で且つ安定な表示を達成するためには、高クロック速度で動作するマイクロプロセッサを使用することが要求される。このことは、リアルタイムで稼働しているかのように見えるのに充分なほど高速化することはできるが、プロセッサ速度に起因して高電力消費を示すであろう。本発明による回路は、電力効率のために構成されており、そしてそのようなプロセッサ自体は、電力を節約するために非常に遅い速度で動作し、且つ該ソフトウェアコードは、最小限とされていた。従って、高速でのマイクロプロセッサ動作に関連する電力消費の影響は、受容できるものではなかった。
【０００５】
最後に、ダイオードポンプ回路は、高周波において良好に稼働する。しかしながら、低周波において、受容可能でまたは安定な読み取りをもたらすための回路構成に要求される時定数は、回路に低速応答を生じさせる。このことは、高周波および低周波の両方において、良好に機能することが必要とされる装置には、受容されない。
【０００６】
本発明の目的は、高周波および低周波の両方において良好に機能し得て、電力消費が低減されてなる周波数−周波数デランダマイザ回路を提供することである。
【０００７】
したがって、本発明は、入力信号の周波数を出力電流に変換するための手段と、出力電流を平滑化するための手段と、平滑化された出力電流をディジタル処理に適する周波数を有する出力信号に変換するための手段とを具備し、出力電流を平滑化するための手段は、出力電流における変化に応答して変化する時定数を持つように構成されたダイオードフィルタを備えることを特徴とする、周波数−周波数デランダマイザ回路を提供する。
【０００８】
本発明による周波数−周波数デランダマイザ回路は、上述されたダイオードポンプと同様のコンセプトに基づいている。しかしながら、本発明は、回路により要求された周波数−電流変換を実行する、標準的なダイオードトランジスタポンプから与えられる上述した周波数問題に取り組むために、対数フィルタ回路を利用する。
【０００９】
周波数−周波数デランダマイザ回路に対する入力は、ランダムに変化するパルス化された信号の形態である。この入力は、それからダイオードトランジスタポンプのような線型周波数−電流変換器に供給される。代わりに、ダイオードポンプまたはトランジスタポンプも使用することができるが、ダイオードトランジスタポンプは、応答における線型性および回路における単純さの両方を生み出す。変化する電流出力は、次に、電流を平滑化し且つ時間平均し、リアルタイムに平滑化された出力を得るように、ダイオードフィルタに供給される。該ダイオードフィルタは、要求されるフィルタリングに応じて、いかなる段数にも構成することができる。３段のフィルタは、各々結合されるフィルタコンデンサ（もしも必要ならば、フィルタリングを向上するために第４のフィルタコンデンサが加えられるようにしても良い）を有する、３個のダイオードに並列に３個の抵抗を備えているが、なるべく抵抗要素として小さく作用するように１つのダイオードと、結合される１つのフィルタコンデンサが用いられ得る。より多くの段数が用いられると、よりフィルタリングが行なわれるが、さらに段数を増やすと、フィルタリングのレベルが減少する。発明者は、３段のフィルタリングで、フィルタリングのレベルと構成要素の数とが最適なバランスに達することを見出した。ダイオード理論は、順バイアスされたダイオードの抵抗の有効な傾斜は、例えば、１ｍＡにおいては抵抗は２５Ωであり、１０ｍＡではそれが２．５Ω等となるように、ダイオードを通して流れる電流に逆比例することを示している。そのように、ダイオードを通過する電流が増大するに従って、このフィルタの抵抗要素におけるダイオードの使用は、低いカウントレート（そしてそれゆえ低電流）にて長い時定数を、高いカウントレート（そしてそれゆえ高電流）において短い時定数を生成する、カウントレート（または電流）について変動する時定数を提供し、従って、高いカウントレートと低いカウントレートとの両方で装置が良好に動作することを許容し、高カウントレートにおける応答速度を高く維持し、そして、低いカウントレートにおけるランダム性に起因する不安定性を最小に維持するという目的を供する。非常に低いカウントレートにおいて、抵抗は、最小の応答時間を呈するという特徴を呈するであろう。
【００１０】
フィルタからの出力は、それから計測および表示に適する周波数の出力信号に変換され得る。そのような変換は、知られているどのような手段でも達成することができる。しかしながら、出力信号を生成する電圧制御発振器に給電する演算増幅器、および入力信号の周波数を出力電流に変換するための第２の手段によって、好ましく達成することができる。第２の手段は、出力信号を平衡電流に変換し、該平衡電流はその後、演算増幅器への入力を平衡させるために用いられる。
【００１１】
演算増幅器／電圧制御発振器構成の使用は、フィルタの出力を、仮想アース（または他の所要に応じた公称電圧）に維持する。このことは、フィルタの出力における電荷の蓄積、該回路の応答を低速化するという影響を防止する。
【００１２】
第２の周波数−電流コンバータは、第１の周波数−電流コンバータにおけるのと同様のどのような形態で構成しても良いが、好ましくは、ダイオードトランジスタポンプの形態とすることができる。このダイオードトランジスタポンプは、リニア周波数−電流コンバータとして動作する。
【００１３】
この回路は、非常に低電力の回路からの計測および表示のために最適化された、高速に応答し、リアルタイムで、変動の少ない信号を提供する。
【００１４】
本発明に従った周波数−周波数デランダマイザ回路は、入力のデランダマイズを必要とするどのようなアプリケーションにも使用することができるが、本発明に従った回路は、放射線モニタに使用するために最適化されている。特に、それは、ＢＡＳＥＥＦＡ（Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ａｐｐｒｏｖａｌｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｆｌａｍｍａｂｌｅ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ）基準を満たすことが要求され、且つオン／オフスイッチを必要としない、ポータブル放射線モニタに用いるために最適化されており、該回路の電力効率のため、１９８５年のＩｏｎｉｓｉｎｇ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ（イオン化放射線規定）のもとで要求される通り、計画された予防保守および較正活動の間、電池を毎年交換することのみが要求される。
【００１５】
放射線モニタにおいて、この回路は、２個の弁別器からランダムに生ずるα／βパルスを獲得し、且つα／βパルスを、表示を提供するためにマイクロコントローラシステムに入力するのに適する、相対的に変動のない方形波出力ストリームに変換する機能を実行する。２個の同一の回路が、モニタに採用されており、各々α信号とβ信号に用いられる。
【００１６】
本発明の実施形態が、添付図面を参照し、例をとして説明されるであろう。
【００１７】
図１を参照すると、周波数−周波数デランダマイザ回路は、第１および第２のダイオードトランジスタポンプ９および１１、３段フィルタ１０、制御コンデンサ３０が結合された演算増幅器１２、並びに電圧制御発振器１３を具備している。ダイオードトランジスタポンプ９および１０は、コンデンサ１４、２９、ダイオード１５、２８、およびトランジスタ１６、２７からなっている。３段フィルタ１０は、４個の結合されたフィルタコンデンサ２０、２１、２２および２３を有する、３個のダイオード２４、２５および２６に並列に設けられた３個の抵抗１７、１８および１９から構成されている。
【００１８】
入力信号は、リニア周波数−電流コンバータとして機能して、ランダムに生起する入力信号を変動する電流出力に変換する第１のダイオードトランジスタポンプ９に供給されて、それから出力は、ダイオードを通過する電流が増大するにつれて、低いカウントレートにおいては長い時定数を、そして高いカウントレートにおいては、より小さな時定数を提供するという要求を満たす、３段フィルタ１０に供給される。該フィルタ１０からの出力は、それから、該フィルタの出力を検出器による計測に理想的に適する周波数に変換するために、電圧制御発振器１３と共に用いられる演算増幅器１２に供給される。
【００１９】
フィルタ１０からの出力電流を平衡させるために、電圧制御発振器１３からの出力は、ダイオードトランジスタポンプ１１を介して、演算増幅器１２に戻し供給され、このようにして、演算増幅器１２の入力を等化するフィードバックループを形成する。２個のダイオードトランジスタポンプ９および１０は、入力対出力パルスの比が１対１０となるように設定され得る。ＶＣＯ（電圧制御発振器）および第２のダイオードトランジスタポンプは、演算増幅器のフィードバックループ内にあるので、各入力パルス毎に、該回路を平衡させるために１０個の出力パルスがなければならない。この比率は、もちろん、特定のアプリケーションによる要求に従っていかなる値に設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  周波数−周波数デランダマイザ回路の回路構成図を示している。
【図１】
0003960753.tif 000002