專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種光譜儀的分析器技術(shù)，特別涉及一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器。
背景技術(shù)：
多道脈沖幅度分析器不僅能自動(dòng)獲取能譜數(shù)據(jù)，而且一次測(cè)量就能得到整個(gè)能譜，因此可大大減少數(shù)據(jù)采集時(shí)間，與此同時(shí)，其測(cè)量精度也顯著提高。自從20世紀(jì)50年代以來(lái)，多道脈沖幅度分析器發(fā)展迅速，現(xiàn)在已成為獲取核能譜數(shù)據(jù)的通用儀器。
度在每一個(gè)幅度間隔內(nèi)的輸入脈沖個(gè)數(shù)，最后得到輸入信號(hào)的脈沖幅度分布曲線(xiàn)。其測(cè)量采用的是計(jì)算機(jī)技術(shù)中的A/D模數(shù)變換及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)有2η個(gè)計(jì)數(shù)器，每一個(gè)脈沖幅度間隔在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)部有一個(gè)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器。多道脈沖幅度分析時(shí)，可在微處理器的控制下，將被分析的脈沖信號(hào)首先送往模數(shù)變換器，經(jīng)A/D變換形成一個(gè)代表脈沖幅度的數(shù)字量(道址)。然后用微處理器將該數(shù)字量變換成所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器地址。并使該地址對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器內(nèi)容加一(反映該道計(jì)數(shù)加一)。這樣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的測(cè)量，存儲(chǔ)器內(nèi)計(jì)數(shù)器緩沖中各計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的多少就可反映輸入脈沖的幅度分布。由于傳統(tǒng)的多道脈沖分析器，探測(cè)器的前置放大器輸出的拖尾脈沖必須經(jīng)過(guò)整形電路變成高斯脈沖，然后送到多道脈沖高度分析器進(jìn)行多道分析，形成能譜。前放輸出的脈沖信號(hào)，具有陡峭的上升沿，典型的氣體探測(cè)器的上升沿可達(dá)到300ns以下，但經(jīng)過(guò)整形電路以后，脈沖寬度一般為I到幾微秒，并且基線(xiàn)的噪聲幅度明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)的不足，提出一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，克服現(xiàn)有多道脈沖幅度分析方法在高計(jì)數(shù)率情況下，改變存在分辨率差(重疊峰多)的現(xiàn)狀；以及改變?cè)肼晫?duì)基線(xiàn)峰位不穩(wěn)定的目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，直接把前放信號(hào)(電荷靈敏放大器)進(jìn)行采樣，并進(jìn)行幅度分析，由于前放信號(hào)輸出的信號(hào)，上升沿時(shí)間快，一般在300ns以下，下降沿比較緩慢，一般大于20us，在高計(jì)率的條件下，上升沿峰位重疊的機(jī)會(huì)更少，在新型多道脈沖分析中，對(duì)上升沿的最低和最高點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值，對(duì)應(yīng)為多道的道值，與以前的分析方法相比，基線(xiàn)噪聲對(duì)峰位影響較?。慌袛喾宓姆椒?，采用連續(xù)3次(此參數(shù)可以設(shè)置)信號(hào)幅度上升，且大于某一定值時(shí)，從而確定為一個(gè)峰，相對(duì)以前的分析方法，可以輕易的分辨出是噪聲還是真實(shí)的峰。單個(gè)峰的判斷，對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，X軸為時(shí)間軸，單位uS，Y軸為輸入信號(hào)幅度，單位mV。
設(shè)定第NO次信號(hào)幅度為V0，第NI次信號(hào)幅度為VI，第N2次信號(hào)幅度為V2，依此類(lèi)推，即Vl-VO >= Vp，V2-Vl >= Vp，依此類(lèi)推，所述的Vp是作為判斷峰的一個(gè)設(shè)定幅度值，即門(mén)限值，在連續(xù)3次以上采都符合Vn-Vn-I >= Vp,則可以判斷為一個(gè)峰，并把VO作為峰的最低點(diǎn)，否認(rèn)為不是一個(gè)峰，如N6、N7、N8、N9點(diǎn)；以此在基線(xiàn)噪聲較差的情況也可以清楚的判斷出峰；繼續(xù)采樣，當(dāng)峰監(jiān)測(cè)到N3點(diǎn)的信號(hào)幅度為V3，N4點(diǎn)的信號(hào)幅度為V4，且V4 < V3，則把V3做為峰的峰值，并將V3-V0值在對(duì)應(yīng)通道上計(jì)數(shù)器上加I。峰疊加的處理，直接使用前放信號(hào)進(jìn)行采樣，所以上升沿時(shí)間短，下降沿時(shí)間較長(zhǎng)，即在采集的時(shí)候出現(xiàn)雙倍峰的幾率很小，下降沿則會(huì)出現(xiàn)重疊的情況。' ' ；p單個(gè)峰的判斷的方法能判斷出前一個(gè)峰的最低點(diǎn)NO和最高點(diǎn)NI，采樣中對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，第N3次信號(hào)幅度為V3，第N4次信號(hào)幅度為V4，第N5次信號(hào)幅度為V5，第N6次信號(hào)幅度為V6，依此類(lèi)推，當(dāng)V4-V3 >= Vp, V5-V4 >= Vp, V6-V5 >=Vp時(shí)，可以判斷V3為第二個(gè)峰的最低點(diǎn)，相同的方法可以判斷出第N7次的信號(hào)幅度V7為峰值，則可以分別在通道V1-V0，V7-V3上各加I。 采用上述技術(shù)，本發(fā)明的有益效果有將放大到合適幅度的前放信號(hào)直接送到高速A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由高速數(shù)字電路直接分析脈沖從起始點(diǎn)到峰頂點(diǎn)的高度，由于前放脈沖的上升沿陡峭，起始點(diǎn)的判定非常容易。而下降沿也很明顯，脈沖高度的算法大大簡(jiǎn)化。并且由于利用的上升沿時(shí)間短，使多道分析器的脈沖通過(guò)率大幅度提高，即使輸入脈沖達(dá)到2X105cps，得到的譜峰的分辨率仍沒(méi)有明顯惡化。


圖I為多通道脈沖幅度分析器MCA的原理分析示意圖；圖2為多通道脈沖幅度分析器單個(gè)峰的判斷時(shí)前放信號(hào)示意圖；圖3為多通道脈沖幅度分析器單個(gè)峰的判斷時(shí)單個(gè)前放信號(hào)示意圖；圖4為多通道脈沖幅度分析器峰疊加的處理時(shí)峰疊加示意圖；圖5為多通道脈沖幅度分析器峰疊加的處理時(shí)峰疊加分析示意具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。如圖I所示的，多道脈沖處理器全稱(chēng)多通道脈沖幅度分析器(MCA)，功能是將AD采樣范圍的幅度分為102420484096等通道，各通道分別記錄脈沖幅度的個(gè)數(shù)，如AD采集信號(hào)范圍是-O. 3V到3V，2048道，則每通道對(duì)應(yīng)的幅值為3. 3/2048 = I. 6mV。當(dāng)采集到一個(gè)脈沖幅度為IV的信號(hào)進(jìn)行時(shí)，則在1000mV/l. 6mV道計(jì)數(shù)加1，為3. 3V時(shí)，則在2048道計(jì)數(shù)加1，如圖O所示，X軸為通道值，Y軸為計(jì)數(shù)率。一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，直接把前放信號(hào)(電荷靈敏放大器)進(jìn)行采樣，并進(jìn)行幅度分析，由于前放信號(hào)輸出的信號(hào)，上升沿時(shí)間快，一般在300ns以下，下降沿比較緩慢，一般大于20us，在高計(jì)率的條件下，上升沿峰位重疊的機(jī)會(huì)更少，在新型多道脈沖分析中，對(duì)上升沿的最低和最高點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值，對(duì)應(yīng)為多道的道值，與以前的分析方法相比，基線(xiàn)噪聲對(duì)峰位影響較??；確定一個(gè)峰采用，連續(xù)3次(此參數(shù)可以設(shè)置)，且上升幅度大于某一定值時(shí)，從而確定為一個(gè)峰，相對(duì)以前的分析方法，對(duì)可以輕易的分辨出是噪聲還是真實(shí)的峰。單個(gè)峰的判斷，如圖2所示為采集的前放信號(hào)，X軸為時(shí)間軸(單位uS)，Y軸為輸入信號(hào)幅度(單位mV)，進(jìn)行局部放大后，前放信號(hào)的譜圖如圖3所示。根據(jù)圖2，圖3所示，前放信號(hào)上升沿時(shí)間都在IuS左右，下降沿都在15uS左右，并且信號(hào)存在下沖。新型多道脈沖幅度分析方法，對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如第NO次信號(hào)幅度為V0，第NI次信號(hào)幅度為VI，第N2次信號(hào)幅度為V2，如果Vl-VO > = Vp, V2-V1 > =Vp (可進(jìn)行多次判斷，注Vp是作為判斷峰的一個(gè)設(shè)定幅度值，S卩門(mén)限值。)，如果連續(xù)3次(或N次)采都符合Vn-Vn-I >= Vp，則可以判斷為一個(gè)峰，并把VO作為峰的最低點(diǎn)，否認(rèn)為不是一個(gè)峰，如N6、N7、N8、N9點(diǎn)；這種方法在基線(xiàn)噪聲較差的情況也可以清楚的判斷出峰。繼續(xù)采樣，當(dāng)峰監(jiān)測(cè)到N3點(diǎn)的信號(hào)幅度為V3，N4點(diǎn)的信號(hào)幅度為V4，且V4 < V3,則把V3做為峰的峰值，并將V3-V0值在對(duì)應(yīng)通道上計(jì)數(shù)器上加I。
峰疊加的處理如圖4、圖5所示，由于新型多通道脈沖分析方法直接使用前放信號(hào)進(jìn)行采樣，所以上升沿時(shí)間短(IuS左右)，下降沿時(shí)間較長(zhǎng)(20uS左右)，所以在采集的時(shí)候出現(xiàn)雙倍峰的幾率很小(準(zhǔn)確的計(jì)算出元素的計(jì)數(shù)率)，下降沿則會(huì)出現(xiàn)重疊的情況。采用單個(gè)峰的判斷的方法能判斷出前一個(gè)峰的最低點(diǎn)NO和最高點(diǎn)NI，采樣中對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，第N3次信號(hào)幅度為V3，第NI次信號(hào)幅度為V4，第N5次信號(hào)幅度為V5，第N6次信號(hào)幅度為V6，當(dāng)V4-V3 > = Vp，V5-V4 > = Vp，V6-V5 > = Vp時(shí)，可以判斷V3為第二個(gè)峰的最低點(diǎn)，相同的方法可以判斷出第N7次的信號(hào)幅度V7為峰值，則可以分別在通道V1-V0，V7-V3上各加I。本發(fā)明將放大到合適幅度的前放信號(hào)直接送到高速A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由高速數(shù)字電路直接分析脈沖從起始點(diǎn)到峰頂點(diǎn)的高度，由于前放脈沖的上升沿陡峭，起始點(diǎn)的判定非常容易。而下降沿也很明顯，脈沖高度的算法大大簡(jiǎn)化。并且由于利用的上升沿時(shí)間短，使多道分析器的脈沖通過(guò)率大幅度提高，即使輸入脈沖達(dá)到2X105cps，得到的譜峰的分辨率仍沒(méi)有明顯惡化。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，其特征在于所述的分析器將前放信號(hào)的幅度放大，直接送到A/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由數(shù)字電路直接分析脈沖從起始點(diǎn)到峰頂點(diǎn)的高度，由于前放信號(hào)輸出的信號(hào)，上升沿時(shí)間快，下降沿比較緩慢，在高計(jì)率的條件下，上升沿峰位重疊的機(jī)會(huì)更少，采用對(duì)上升沿的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值，對(duì)應(yīng)為多道的道值，由于基線(xiàn)噪聲對(duì)峰位影響較小，從而確定一個(gè)峰采用，采用連續(xù)3次以上，即上升幅度大于定值時(shí)，從而確定為一個(gè)峰，以此分辨出是噪聲還是真實(shí)的峰。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，其特征在于對(duì)所述的信號(hào)幅度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，X軸為時(shí)間軸，單位uS，Y軸為輸入信號(hào)幅度，單位mV ； 設(shè)定第NO次信號(hào)幅度為V0，第NI次信號(hào)幅度為VI，第N2次信號(hào)幅度為V2，依此類(lèi)推，即Vl-VO >= Vp，V2-Vl >= Vp，依此類(lèi)推，所述的Vp是作為判斷峰的一個(gè)設(shè)定幅度值，即門(mén)限值，在連續(xù)3次以上采都符合Vn-Vn-I >= Vp，則可以判斷為一個(gè)峰，并把VO作為峰的最低點(diǎn)，否認(rèn)為不是一個(gè)峰，如N6、N7、N8、N9點(diǎn)；以此在基線(xiàn)噪聲較差的情況也可以清楚的判斷出峰；繼續(xù)采樣，當(dāng)峰監(jiān)測(cè)到N3點(diǎn)的信號(hào)幅度為V3，N4點(diǎn)的信號(hào)幅度為V4，且V4< V3,則把V3做為峰的峰值，并將V3-V0值在對(duì)應(yīng)通道上計(jì)數(shù)器上加I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，其特征在于直接使用前放信號(hào)進(jìn)行采樣，所以上升沿時(shí)間短，下降沿時(shí)間較長(zhǎng)，即在采集的時(shí)候出現(xiàn)雙倍峰的兒率很小，下降沿則會(huì)出現(xiàn)重疊的情況； 采用單個(gè)峰的判斷的方法能判斷出前一個(gè)峰的最低點(diǎn)NO和最高點(diǎn)NI，采樣中對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，第N3次信號(hào)幅度為V3，第N4次信號(hào)幅度為V4，第N5次信號(hào)幅度為V5，第N6次信號(hào)幅度為V6，依此類(lèi)推，當(dāng)V4-V3 >= Vp，V5_V4 >= Vp，V6_V5 >= Vp時(shí)，可以判斷V3為第二個(gè)峰的最低點(diǎn)，相同的方法可以判斷出第N7次的信號(hào)幅度V7為峰值，則可以分別在通道V1-V0，V7-V3上各加I。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光譜儀的無(wú)高斯整型的數(shù)字多道脈沖分析器，直接把前放信號(hào)進(jìn)行采樣，并進(jìn)行幅度分析，由于前放信號(hào)輸出的信號(hào)，上升沿時(shí)間快，一般在300ns以下，下降沿比較緩慢，一般大于20us，在高計(jì)率的條件下，上升沿峰位重疊的機(jī)會(huì)更少，在新型多道脈沖分析中，對(duì)上升沿的最低和最高點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值，對(duì)應(yīng)為多道的道值，與以前的分析方法相比，基線(xiàn)噪聲對(duì)峰位影響較小；判斷峰的方法，采用連續(xù)3次信號(hào)幅度上升，且大于某一定值時(shí)，從而確定為一個(gè)峰，相對(duì)以前的分析方法，對(duì)可以輕易的分辨出是噪聲還是真實(shí)的峰。
文檔編號(hào)G01J3/02GK102829863SQ20121006024
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王榮 申請(qǐng)人:深圳市華唯計(jì)量技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司