RU2105322C1

RU2105322C1 - Radioisotope altimeter

Info

Publication number: RU2105322C1
Application number: RU96123110A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Беляев; В.В. Войткун
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: instrumentation engineering, navigation systems of spacecraft to form actuating signal for start of soft landing engines of landing modules of spacecraft. SUBSTANCE: given radioisotope altimeter has radioisotope radiation unit ( transmitter ), scintillation detector with reference source recording backward scattered gamma radiation from underlying surface and photodetector, frequency signal converter, dynamic error compensator connected in series, actuator and stabilizer which output is connected to second input of photodetector which first input is coupled to output scintillation detector. Stabilizer incorporates two comparators with reference signals, two diode intensitometers with metering vessels differing in value by factor of two and subtraction circuit forming stabilization signal. Altimeter is additionally inserted with device compensating change of activity of radiation source and background composed of former of initial delay, meter of signal of reference source, calculator of compensation signal of change of activity of radiation source, interval former, former of signal of background compensation, output former connected in series and buffer register. Input of register is connected to second output of calculator of compensation signal of change of activity of radiation source and its output is linked with input of code-controlled frequency divider. Its second input is connected to output of photodetector and its output - to second input of former of signal of background compensation and to input of converter of frequency signal. Second input of converter is connected to output of output former and output is connected to input of compensator of dynamic error ( corrector ) which output is coupled with input of actuator to which second input reference signal is fed. EFFECT: enhanced stability and reliability of altimeter. 4 dwg

Description

Известны устройства для измерения высоты, основанные на использовании радиоактивных источников гамма-излучения [1, 2]. Known devices for measuring height based on the use of radioactive sources of gamma radiation [1, 2].

Устройство, описанное в работе [1], содержит источник и приемник гамма-излучения. В качестве источника гамма-излучения используется передатчик, содержащий радиоактивный изотоп кобальт-60, а приемник содержит последовательно включенные детектор излучения, нормализатор, усилитель и измеритель скорости счета (интенсиметр). The device described in [1] contains a source and receiver of gamma radiation. A transmitter containing a cobalt-60 radioactive isotope is used as a source of gamma radiation, and the receiver contains a radiation detector, a normalizer, an amplifier, and a counting rate meter (intensimeter) in series.

Передатчик излучает поток гамма-квантов в сторону подстилающей поверхности. Отраженный от подстилающей поверхности поток гамма-квантов регистрируется детектором излучения, который преобразует кванты излучения в электрические сигналы. Эти сигналы формируются в нормализаторе по длительности и амплитуде и подаются через усилитель на интенсиметр. Плотность потока отраженных от подстилающей поверхности гамма-квантов служит мерой высоты летательного аппарата (ЛА). The transmitter emits a gamma-ray flux towards the underlying surface. The gamma-ray flux reflected from the underlying surface is recorded by a radiation detector, which converts the radiation quanta into electrical signals. These signals are generated in the normalizer by duration and amplitude and are fed through the amplifier to the intensimeter. The flux density of gamma rays reflected from the underlying surface serves as a measure of the height of the aircraft.

Недостатком описанного устройства является то, что интенсивность излучения радиоактивного изотопа, введенного в состав передатчика высотомера, изменяется с течением времени согласно закона радиоактивного распада [3]:
А(t) = Ао•ехр[-n1n2(t/td)] (1)
где Ао[Бк] - активность источника излучения в момент настройки t = О;
А(t)[Бк] - активность источника излучения, спустя время t;
td - период полураспада радиоактивного источника, год.The disadvantage of the described device is that the radiation intensity of the radioactive isotope introduced into the transmitter of the altimeter varies over time according to the law of radioactive decay [3]:
A (t) = Ao • exp [-n1n2 (t / td)] (1)
where Ao [Bq] is the activity of the radiation source at the time of tuning t = O;
A (t) [Bq] is the activity of the radiation source, after a time t;
td - half-life of a radioactive source, year.

Так как средняя частота импульсов на выходе приемника излучения измерителя высоты зависит от активности источника излучения, то со временем происходит увеличение погрешности измерения высоты, что требует дополнительных проверок прибора или его перенастройки. Since the average frequency of the pulses at the output of the radiation detector of the height meter depends on the activity of the radiation source, then over time there is an increase in the error of height measurement, which requires additional checks of the device or its reconfiguration.

Другим недостатком описанного устройства в случае использования его в качестве измерителя высоты, устанавливаемого на спускаемых аппарата (СА) космических кораблей, обеспечивающего формирование исполнительного сигнала на включение двигателей мягкой посадки, является то, что оно не компенсирует дополнительную погрешность в измерении высоты, вызванную изменением фоновой составляющей регистрируемого сигнала. Указанное изменение фона обусловлено тем, что настройка измерителя высоты происходит перед запуском СА, а его реальная работа происходит после прохождения СА при посадке через плотные слои атмосферы, в результате которого происходит обгорание теплоизоляции корпуса, что, в свою очередь, приводит к изменению фонового сигнала, обусловленного гамма-квантами, отраженными от корпуса СА. Другой причиной изменения фона может служить незначительное отслоение теплозащитного покрытия (ТЗП) СА при прохождении его через плотные слои атмосферы, а также несанкционированная загрузка СА с орбитальной станции сторонними радиоактивными источниками или простая перекомпоновка приборов в приборном отсеке. Another disadvantage of the described device in the case of using it as a height meter installed on the spacecraft descent vehicle (SA), which provides the formation of an executive signal to turn on soft landing engines, is that it does not compensate for the additional error in height measurement caused by a change in the background component registered signal. The indicated background change is due to the fact that the height meter is set up before the launch of the SA, and its real work occurs after the passage of the SA during landing through dense layers of the atmosphere, as a result of which the heat insulation of the case is burned, which, in turn, leads to a change in the background signal, due to gamma rays reflected from the body of the SA. Another reason for the change in the background may be a slight detachment of the thermal protective coating (TZP) of the SA during its passage through the dense layers of the atmosphere, as well as unauthorized loading of the SA from the orbital station by external radioactive sources or a simple re-arrangement of devices in the instrument compartment.

Устройство, приведенное в [2], по принципу действия аналогично описанному выше и, следовательно, имеет те же недостатки, то есть его показания изменяются с течением времени, определенным длительным орбитальными полетами СА или длительным хранением измерителя высоты, а также отсутствием компенсации погрешности, вызванной изменением фоновой составляющей регистрируемого сигнала. The device described in [2], according to the operating principle, is similar to that described above and, therefore, has the same drawbacks, that is, its readings change over time, determined by long-term orbital flights of the SA or long-term storage of the height meter, as well as the lack of compensation for the error caused by a change in the background component of the recorded signal.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является радиоизотопный высотомер, содержащий радиоизотопный блок излучения, передатчик излучения, сцинтилляционный блок детектирования, регистрирующий обратно рассеянное от подстилающей поверхности гамма-излучения, с реперным источником излучения и связанные последовательно фотоприемник, преобразователь частотного сигнала, компенсатор динамической погрешности (корректор) и исполнительное устройство, а также блок стабилизации, выход которого соединен со вторым входом фотоприемника, первый вход которого соединен с выходом сцинтилляционного блока детектирования, а блок стабилизации содержит два компаратора с опорными сигналами SE 1 и SE 2, два диодных интенсиметра с дозирующими емкостями, отличающимися по величине в два раза друг от друга и схему вычитания, формирующую сигнал стабилизации USE [4]. Of the known devices, the closest in technical essence to the proposed one is a radioisotope altimeter containing a radioisotope radiation unit, a radiation transmitter, a scintillation detection unit that registers the backscattered from the underlying surface of the gamma radiation, with a reference radiation source and connected in series photodetector, frequency signal converter, compensator dynamic error (corrector) and actuator, as well as a stabilization unit, the output of which is connected n with the second input of the photodetector, the first input of which is connected to the output of the scintillation detection unit, and the stabilization unit contains two comparators with reference signals SE 1 and SE 2, two diode intensimeters with metering capacities that are twice as large as each other and a subtraction circuit forming the stabilization signal USE [4].

Недостатком известного радиоизотопного высотомера является изменение его показаний со временем вследствие радиоактивного распада источника гамма-излучения и изменения фоновой составляющей исполнительного сигнала до и после орбитального полета спускаемого аппарата СА космического корабля. A disadvantage of the known radioisotope altimeter is the change in its readings over time due to radioactive decay of the gamma radiation source and a change in the background component of the executive signal before and after the orbital flight of the spacecraft’s descent vehicle.

Цель изобретения - повышение точности измерения высоты СА и, как следствие надежности формирования исполнительного сигнала радиоизотопным высотомером. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the height of the SA and, as a consequence of the reliability of the formation of the Executive signal of the radioisotope altimeter.

Технический результат обеспечивается путем разработки устройства компенсации изменения активности источника излучения и фона. The technical result is achieved by developing a device for compensating for changes in the activity of the radiation source and background.

Поставленная цель достигается тем, что в радиоизотопный высотомер, содержащий радиоизотопный блок излучения (передатчик), сцинтилляционный блок детектирования, регистрирующий обратно рассеянное от подстилающей поверхности гамма-излучение, с реперным источником излучения и связанные последовательно фотоприемник, преобразователь частотного сигнала, компенсатор динамической погрешности (корректор) и исполнительное устройство, а также блок стабилизации, выход которого соединен со вторым входом фотоприемника, первый вход которого соединен с выходом сцинтилляционного блока детектирования, а блок стабилизации содержит два компаратора с опорными сигналами SE 1 и SE 2, два диодных интенсиметра с дозирующими емкостями, отличающимися по величине в два раза, и схему вычитания, формирующую сигнал стабилизации USE, введено устройство компенсации изменения активности источника излучения и фона, содержащее последовательно соединенные формирователь начальной задержки, измеритель сигнала реперного источника излучения, вычислитель сигнала компенсации изменения активности источника излучения, формирователь интервала, формирователь сигнала компенсации фона, выходной формирователь, формирующий либо цифровой, либо аналоговый сигнал, а также буферный регистр, связывающий второй выход вычислителя сигнала компенсации со входом управления управляемого кодом делителя частоты, на второй (сигнальный) вход которого поступает частотный сигнал с выхода фотоприемника, а выход подсоединен ко второму входу формирователя сигнала компенсации фона и первому входу преобразователя частотного сигнала, второй вход которого связан с выходом выходного формирователя, а выход со входом корректора, выход которого подсоединен к первому входу исполнительного устройства, на второй вход которого подается опорный сигнал. This goal is achieved by the fact that in a radioisotope altimeter containing a radioisotope radiation unit (transmitter), a scintillation detection unit that detects gamma radiation back-scattered from the underlying surface, with a reference radiation source and a photodetector, frequency signal converter, and dynamic error compensation (serial corrector) connected in series ) and an actuator, as well as a stabilization unit, the output of which is connected to the second input of the photodetector, the first input of which is connected inen with the output of the scintillation detecting unit, and the stabilization unit contains two comparators with reference signals SE 1 and SE 2, two diode intensimeters with metering capacities differing in value by a factor of two, and a subtraction circuit generating the USE stabilization signal, an activity change compensation device is introduced a radiation source and background, comprising in series a shaper of the initial delay, a signal meter of a reference radiation source, a computer of a signal for compensating for changes in the activity of the source radiation shaper, interval shaper, background compensation signal shaper, output shaper that generates either a digital or analog signal, as well as a buffer register that connects the second output of the compensation signal calculator to the control input of the frequency divider code, the second (signal) input of which the signal from the output of the photodetector, and the output is connected to the second input of the shaper of the background signal compensation signal and the first input of the frequency signal converter, the second input of which is connected yield of the output driver and output to the input of the equalizer, the output of which is connected to the first input of the actuator to the second input of which is supplied a reference signal.

На фиг. 1 приведена структурная схема радиоизотопного высотомера; на фиг. 2 - зависимость выходного сигнала высотомера от высоты СА над подстилающей поверхностью на момент его настройки (t = О) и через время t; на фиг. 3 - зависимость выходного сигнала высотомера от высоты СА над подстилающей поверхностью до (1) и после (2) орбитального полета СА; на фиг. 4 - аппаратурный энергетический спектр отраженного от подстилающей поверхности (полезного) сигнала и реперного источника излучения на основе радиоактивного изотопа Cs-137. In FIG. 1 is a structural diagram of a radioisotope altimeter; in FIG. 2 - dependence of the output signal of the altimeter on the height of the SA above the underlying surface at the time of its adjustment (t = 0) and after a time t; in FIG. 3 - dependence of the output signal of the altimeter on the height of the SA above the underlying surface before (1) and after (2) the orbital flight of the SA; in FIG. 4 is a hardware energy spectrum of a signal (useful) reflected from the underlying surface and a reference radiation source based on the radioactive isotope Cs-137.

Радиоизотопный высотомер содержит блок 1 источника излучения (передатчик) 1, сцинтилляционный блок 2 детектирования, реперный источник 3 излучения, фотоприемник 4, компараторы 5 и 6, диодные интенсиметры 7 и 8 с дозирующими емкостями, схему 9 вычитания, формирователь 10 начальной задержки, измеритель сигнала реперного источника излучения 11, вычислитель сигнала компенсации изменения активности источника излучения 12, формирователь 13, интервала, формирователь 14 сигнала компенсации фона, выходной формирователь 15, буферный регистр 16, управляемый кодом делитель частоты 17, преобразователь 18 частотного сигнала, компенсатор 19 динамической погрешности (корректор), исполнительное устройство 20. The radioisotope altimeter contains a radiation source unit 1 (transmitter) 1, a scintillation detection unit 2, a reference radiation source 3, a photodetector 4, comparators 5 and 6, diode intensimeters 7 and 8 with metering capacities, a subtraction circuit 9, an initial delay driver 1, a signal meter a reference radiation source 11, a transmitter for the compensation signal for changes in the activity of the radiation source 12, a shaper 13, an interval, a shaper 14 for a background compensation signal, an output shaper 15, a buffer register 16 controlled to odom frequency divider 17, the frequency signal Converter 18, the compensator 19 dynamic error (corrector), the actuator 20.

Радиоизотопный высотомер работает следующим образом. Radioisotope altimeter works as follows.

Блок источника излучения (передатчик) 1, содержащий источник гамма-излучения, например Cs-137, и защитную оболочку из материала с большим удельным весом и атомным номером (например, вольфрам, обедненный уран), имеющую коллимирующее выходное отверстие для формирования направленного потока, излучает гамма-кванты через обшивку и теплозащитное покрытие (ТЗП) спускаемого аппарата СА в сторону подстилающей поверхности (грунт, вода). Отраженный от поверхности поток гамма-излучения, проходя через ТЗП и обшивку СА, регистрируется сцинтилляционным блоком 2 детектирования, содержащий реперный источник 3 гамма-излучения, например, на основе радиоактивного изотопа Сs-137. The radiation source unit (transmitter) 1, containing a gamma radiation source, for example, Cs-137, and a protective shell of a material with a high specific gravity and atomic number (for example, tungsten, depleted uranium) having a collimating outlet for the formation of a directed flow, emits gamma quanta through the casing and heat-shielding coating (TZP) of the SA descent vehicle towards the underlying surface (soil, water). The gamma radiation flux reflected from the surface, passing through the thermal protection layer and the SA casing, is detected by a scintillation detection unit 2 containing a reference source 3 of gamma radiation, for example, based on the radioactive isotope Cs-137.

Гамма-кванты, преобразованные сцинтилляционным блоком 2 детектирования в кванты более низкой энергии, поступают на вход фотоприемника 4, который, в свою очередь, преобразует их в электрические импульсы. Одновременно осуществляется выделение полезного сигнала из собственного шума фотоприемника 4. Gamma rays converted by the scintillation detection unit 2 into lower energy quanta are fed to the input of the photodetector 4, which, in turn, converts them into electrical pulses. At the same time, a useful signal is extracted from the intrinsic noise of the photodetector 4.

Так как на характеристики сцинтилляционного блока 2 детектирования и фотоприемника 4 оказывают значительное влияние изменение температуры окружающей среды и их временной дрейф, в радиоизотопном высотомере используется специальная обработка сигнала в блоке стабилизации, который реализован в виде аналогового устройства с реперным источником излучения по "двухоконной" схеме. Основными элементами блока стабилизации являются компараторы 5 и 6, значения опорных сигналов которых соответствует энергии излучения реперного источника SE1 (для радиоактивного источника Сs-137 SE 1 = 661 кэВ) и нижней энергии аппаратурного энергетического спектра реперного источника излучения SE 2 (для изотопа Cs-137 SE 2 = 550 кэВ), диодные интенсиметры 7 и 8 с дозирующими емкостями с различающимися в 2 раза коэффициентом преобразования, сигналы с выходов которых поступают на входы 1 и 2 устройства схемы 9 вычитания соответственно, на выходе которого вырабатывается сигнал стабилизации USE, управляющий работой фотоприемника с целью компенсации изменений его характеристик от температуры и со временем. Since the characteristics of the scintillation detection unit 2 and the photodetector 4 are significantly affected by changes in the ambient temperature and their time drift, the radioisotope altimeter uses special signal processing in the stabilization unit, which is implemented as an analog device with a reference radiation source in a “two-window” scheme. The main elements of the stabilization unit are comparators 5 and 6, the values of the reference signals of which correspond to the radiation energy of the reference source SE1 (for the radioactive source Cs-137 SE 1 = 661 keV) and the lower energy of the hardware energy spectrum of the reference radiation source SE 2 (for the isotope Cs-137 SE 2 = 550 keV), diode intensimeters 7 and 8 with dosing capacitors with a conversion factor 2 times different, the signals from the outputs of which are fed to the inputs 1 and 2 of the device of the subtraction circuit 9, respectively, at the output of which USE batyvaetsya stabilization signal controlling the operation of the photodetector in order to compensate changes its characteristics with temperature and with time.

Сигнал с выхода фотоприемника 4 в виде последовательности случайных импульсов, математическое ожидание частоты следования которых зависит от высоты СА до подстилающей поверхности и описывается статической характеристикой высотомера n=f(Н) (см. фиг. 2, 3), транслируется через управляемый кодом делитель частоты 17, на вход преобразователя частотного сигнала 18. В преобразователе частотного сигнала 18 производится оценивание в каждый момент времени величины n(t) фильтрация и масштабирование сигнала. Отфильтрованное от помех значение сигнала n(t) поступает на вход исполнительного устройства 20, выполненного на основе компаратора с опорным сигналом SU(Нср), соответствующим высоте срабатывания высотомера Нср. При близкой к нулевой скорости снижения спускаемого аппарата СА срабатывание исполнительного устройства 20 происходит при равенстве сигналов n(t) и п(Нср). При значениях скорости снижения СА, отличающейся от нулевой, это равенство нарушается вследствие инерционности фильтров преобразователя частотного сигнала 18, что является причиной возникновения динамической погрешности при измерении высоты. Для компенсации указанной погрешности в высотомере служит компенсатор динамической погрешности (корректор) 19, на вход которого поступают сигналы с выхода преобразователь частотного сигнала 18. Корректор 19 формирует на своем выходе сигнал пропорциональный скорости снижения СА, который, поступая на вход исполнительного устройства 20, компенсирует эти изменения за счет соответствующего смещения величины опорного сигнала исполнительного компаратора. С целью компенсации погрешности измерения высоты, обусловленной радиоактивным распадом источника гамма-излучения ΔHср (см. фиг. 2) и погрешности измерения высоты, обусловленной изменением фона до и после орбитального полета СА ΔHдк (см. фиг. 3) в предлагаемом радиоизотопном высотомере используются устройство, помещаемое между выходом фотоприемника 4 и первым и вторым входами преобразователя частотного сигнала 18 и содержащее формирователь 10, начальной задержки, измеритель 11 сигнала реперного источника излучения, вычислитель 12 сигнала компенсации изменения активности источника излучения, формирователь 13 интервала, формирователь 14 сигнала компенсации фона, выходной формирователь 15, буферный регистр 16, управляющий кодом делитель частоты 17. The signal from the output of photodetector 4 in the form of a sequence of random pulses, the mathematical expectation of the repetition rate of which depends on the height of the SA to the underlying surface and is described by the static characteristic of the altimeter n = f (N) (see Fig. 2, 3), is transmitted through a code-controlled frequency divider 17, to the input of the frequency signal converter 18. In the frequency signal converter 18, the values of n (t) are filtered and scaled at each moment of time. The signal value n (t) filtered out from noise is fed to the input of an actuator 20 made on the basis of a comparator with a reference signal SU (Нср) corresponding to the altitude of the altimeter Нср. When close to zero, the descent rate of the descent vehicle CA, the actuation of the actuator 20 occurs when the signals n (t) and n (Nsr) are equal. When the values of the decrease in SA, which is different from zero, this equality is violated due to the inertia of the filters of the frequency signal converter 18, which is the cause of the dynamic error in measuring the height. To compensate for the indicated error in the altimeter, a dynamic error compensator (corrector) 19 is used, the input of which receives signals from the output of the frequency signal converter 18. The corrector 19 generates at its output a signal proportional to the rate of decrease in SA, which, when input to the actuator 20, compensates for these changes due to the corresponding offset of the value of the reference signal of the executive comparator. In order to compensate for the height measurement error caused by the radioactive decay of the gamma radiation source ΔHav (see Fig. 2) and the height measurement error due to the background change before and after the orbital flight ΔHcd (see Fig. 3), the device used in the proposed radioisotope altimeter placed between the output of the photodetector 4 and the first and second inputs of the frequency signal converter 18 and containing the driver 10, the initial delay, the meter 11 of the signal of the reference radiation source, the calculator 12 of the comp signal nsatsii change radiation source activity interval generator 13, signal generator 14, a background compensation output driver 15, buffer register 16, a control code frequency divider 17.

Работа устройства компенсации происходит следующим образом. The operation of the compensation device is as follows.

После подачи электрического питания на высотомер (или по специальному сигналу) формирователь 10 начальной задержки формирует интервал времени То, блокирующий работу исполнительного устройства 20 на время одной или нескольких минут путем соответствующей установки выходного формирователя 15 и регистра 16. За время То СА достигает высоты, начиная с которой его теплозащитный слой после обгорания в результате выхода с орбиты в плотные слои атмосферы практически не меняются по толщине, а изменения плотности атмосферы, являющиеся также причиной изменения фона, минимальна (высоты порядка 1,0 - 2,0 км). По истечении времени То измеритель сигнала реперного источника излучения 11 формирует сигнал, обратно пропорциональный активности реперного источника излучения 3, определяемой по сигналу пика фотоэлектрического поглощения в материале сцинтилляционного блока детектирования 2 в диапазоне энергий E1 < E < ∞, поступающего с выхода диодного интенсиметра 8 с дозирующей емкостью на вход измерителя 11 (см. фиг. 4, 2). Далее сигнал с выхода измерителя 11 поступает на вход вычислителя 12 сигнала компенсации изменения активности источника излучения высотомера, который производит деление поступившего сигнала на величину, обратно пропорциональную активности реперного источника излучения, измеряемую при настройке высотомера, то есть в момент t = О (см. фиг. 4; 1). Таким образом, на выходе вычислителя 12 формируется сигнал компенсации равный N = Ао/А(t) (см. формулу 1). Такой сигнал будет сформирован, если в качестве основного и реперного источника излучения в высотомере используется один и тот же радиоактивный изотоп. В случае, если в качестве реперного источника излучения используется радиоактивный изотоп, отличный от основного, то на выходе вычислителя 12 формируется сигнал компенсации, равный N = К(t)Ao/A(t), где величина К(t) определяется отношением времен полураспада основного и реперного источников излучения высотомера. After applying electric power to the altimeter (or by a special signal), the initial delay driver 10 forms a time interval T0 that blocks the operation of the actuator 20 for one or several minutes by appropriately setting the output driver 15 and the register 16. During that time, the CA reaches a height starting with which its heat-shielding layer after burning as a result of leaving the orbit into the dense layers of the atmosphere practically does not change in thickness, and changes in the density of the atmosphere, which are also the cause background changes are minimal (heights of the order of 1.0 - 2.0 km). After the time T0, the signal meter of the reference radiation source 11 generates a signal inversely proportional to the activity of the reference radiation source 3, determined by the signal of the peak of photoelectric absorption in the material of the scintillation detection unit 2 in the energy range E1 <E <∞ from the output of the diode intensimeter 8 with a dosing capacity at the input of the meter 11 (see Fig. 4, 2). Next, the signal from the output of the meter 11 is fed to the input of the transmitter 12 of the compensation signal for changes in the activity of the radiation source of the altimeter, which divides the received signal by an amount inversely proportional to the activity of the reference radiation source, measured when the altimeter is adjusted, that is, at time t = O (see Fig. . 4; 1). Thus, at the output of the calculator 12, a compensation signal equal to N = A0 / A (t) is generated (see formula 1). Such a signal will be generated if the same radioactive isotope is used as the main and reference radiation source in the altimeter. If a radioactive isotope other than the main one is used as the reference radiation source, then at the output of the calculator 12 a compensation signal is generated equal to N = K (t) Ao / A (t), where the value of K (t) is determined by the ratio of half-lives main and reference radiation sources of the altimeter.

Сформированный сигнал компенсации на выходе 2 вычислителя 12 открывает буферный регистр 16, формирующий сигнал управления, который поступает на вход 1 управляемого кодом делителя частоты 17, на второй вход которого поступает сигнал с выхода фотоприемника 4. Делитель частоты 17 обеспечивает компенсацию сигнала с выхода фотоприемника 4 в соответствии с сигналом компенсации, выработанном в вычислителе 12. Скомпенсированный сигнал с выхода делителя 17 частоты поступает на вход 1 преобразователя 18 частотного сигнала и на вход 2 формирователя 14 сигнала компенсации фона. Одновременно сигнал, сформированный на выходе 1 вычислителя 12, поступает на вход формирователя интервала 13 и открывает его. Формирователь интервала 13 управляет интервалом времени измерения сигнала фона поступающего с делителя 17 частоты на вход 2 формирователя 14 сигнала. Скомпенсированный на величину изменения активности источника излучения высотомера сигнал с выхода делителя частоты 17 поступает на вход 2 формирователя 14 сигнала компенсации фона 4 и накапливается в нем в течение интервала времени, сформированного формирователем 13 интервала. Время измерения выбирается порядка 100 с для обеспечения достаточно малой статистической погрешности измерения сигнала. Сигнал с выхода формирователя 14 сигнала компенсации фона через выходной формирователь 15, который, в частности, может содержать параллельный регистр и цифроаналоговый преобразователь, поступает на второй вход преобразователя 18, частотного сигнала, на первый вход которого поступает сигнал с выхода делителя 17 частоты. В преобразователе сигналы, поступающие на его первый и второй выходы, вычитаются, и на выходе формируется сигнал, скомпенсированный по изменению фона, который поступает на вход корректора 19, с выхода которого на вход исполнительного устройства 20 поступает сигнал с компенсацией динамической погрешности. При достижении сигналом с выхода корректора 19 значения опорного сигнала исполнительное устройство 20 формирует сигнал на включение двигателей мягкой посадки СА. The generated compensation signal at the output 2 of the calculator 12 opens the buffer register 16, which generates a control signal, which is input 1 of the code-controlled frequency divider 17, the second input of which receives a signal from the output of the photodetector 4. The frequency divider 17 provides compensation of the signal from the output of the photodetector 4 in accordance with the compensation signal developed in the calculator 12. The compensated signal from the output of the frequency divider 17 is fed to input 1 of the frequency converter 18 and to input 2 of the signal shaper 14 la background compensation. At the same time, the signal generated at the output 1 of the calculator 12, is fed to the input of the shaper interval 13 and opens it. The interval shaper 13 controls the time interval for measuring the background signal from the frequency divider 17 to input 2 of the signal shaper 14. Compensated by the amount of change in the activity of the radiation source of the altimeter, the signal from the output of the frequency divider 17 is fed to input 2 of the shaper 14 of the background compensation signal 4 and accumulates in it during the time interval formed by the shaper 13 of the interval. The measurement time is selected on the order of 100 s to ensure a sufficiently small statistical error of signal measurement. The signal from the output of the shaper 14 of the background compensation signal through the output shaper 15, which, in particular, may contain a parallel register and a digital-to-analog converter, is fed to the second input of the converter 18, a frequency signal, the first input of which receives a signal from the output of the frequency divider 17. In the converter, the signals arriving at its first and second outputs are subtracted, and a signal is generated at the output that is compensated by a change in the background, which is fed to the input of the corrector 19, from the output of which a signal with dynamic error compensation is supplied to the input of the actuator 20. When the signal reaches the value of the reference signal from the output of the corrector 19, the actuator 20 generates a signal to turn on the soft landing engines CA.

В результате реализации предлагаемого радиоизотопного высотомера достигается компенсация погрешности измерения высоты, обусловленной радиоактивным распадом источника излучения, которая может достигнуть 30%, и погрешности, обусловленный изменение фоновой составляющей сигнала, которая в отдельных случаях может достигнуть 100% на высотах порядка 1-2 км, что нарушает нормальную работу компенсатора динамической погрешности (корректора). As a result of the implementation of the proposed radioisotope altimeter, compensation is achieved for the error in height measurement due to radioactive decay of the radiation source, which can reach 30%, and the error due to a change in the background component of the signal, which in some cases can reach 100% at altitudes of the order of 1-2 km, which violates the normal operation of the dynamic error compensator (corrector).

Источники информации
1. "Electronics", 1969, 33, N 2, с. 37.Sources of information
1. "Electronics", 1969, 33, N 2, p. 37.

2. "Авиационная промышленность", 1967, N 9, с. 49-51. 2. "Aviation industry", 1967, N 9, p. 49-51.

3. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. Голубев Б.П. - М.: Атомиздат, 1976, с. 79. 3. Dosimetry and protection against ionizing radiation. Golubev B.P. - M .: Atomizdat, 1976, p. 79.

4. Фотонный измеритель высоты "Кактус", Каталог выставки "Высшая школа России и конверсия", М., ГК РФ по высшему образованию, с. 243. 4. Photonic height meter "Cactus", Catalog of the exhibition "Higher School of Russia and Conversion", M., Civil Code of the Russian Federation for Higher Education, p. 243.

Claims

A radioisotope altimeter containing a radiation source, a scintillation detection unit that detects gamma radiation backscattered from the underlying surface, with a reference source and a photodetector, frequency signal converter, dynamic error compensator connected in series, as well as an actuator and a stabilization unit containing two comparators with reference signals SE1, SE2, while the common input of the comparators is connected to the output of the photodetector, and the outputs of the comparators through the corresponding one intensimeters with two different conversion coefficients are connected to the inputs of the subtraction unit, the output of which is connected to the second input of the photodetector, the first input of which is connected to the output of the scintillation detection unit, characterized in that a device for compensating for changes in the activity of the radiation source and background, consisting of in series connected by the shaper of the initial delay, the signal meter of the reference radiation source, the computer of the signal of compensation for changes in activity the radiation source, the shaper of the time interval for measuring the background signal, the shaper of the background compensation signal, the output shaper, and the buffer register, the input of which is connected to the second output of the transmitter of the compensation signal for changes in the activity of the radiation source, and the output with the input of a frequency-controlled code divider, the second input of which is connected with the output of the photodetector, and the output with the second input of the shaper of the background compensation signal and with the input of the frequency signal converter, the second input of which is connected to the output ohm of the output driver, and the output is connected to the input of the dynamic error compensator, the output of which is connected to the input of the actuator, the second input of which is the input of the reference signal.