[發明專利]便攜式伽瑪能譜儀

無效

• 申請號: 201010154869.3
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN102236100A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 鄧霜嶺;李慶陽;羅娟;黃元清;賴德軍;鐘紅梅
• 申請（專利權）人: 四川金核礦業有限公司
• 主分類號: G01T1/16
• 分類號: G01T1/16;H04B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種數據測量儀器，特別涉及一種便攜式伽瑪能譜儀。

背景技術

70年代中期，以數字集成電路和微處理器為基礎的數字多道能譜分析儀問世。在其推廣使用中，使用者對其進行了不斷地改進。80年代初，基于單片機構建的譜儀系統被推出，如的FD-3022，其缺點是測量道數少，不能實時顯示譜線和進行大型數據運算。90年代，再次提出基于筆記本構建的譜儀系統。如輕便型X熒光儀，采用了多道脈沖幅度分析器，測量道數為1024、2048道，具有很強的處理數據和實時顯示譜線的能力，但整機功耗大(一般大于10W)，難以集成為專用儀器，不適于野外測量。21世紀初，又再次提出了基于嵌入式微機構建的譜儀系統。如成都理工大學研制的能譜儀，采用了x386為CPU的PC104模塊，編制了以DOS為平臺的應用軟件，能夠進行多道測量，功耗低，同樣具有很強的處理數據能力，但儀器集成都也不夠高，儀器體積相對較大，野外測量不是很方便，儀器通訊采用的是串口，不能滿足當今數據傳輸要求。

因此，在技術快速發展的今天，目前的伽瑪能譜儀并不能滿足現有的需求。目前的伽瑪能譜儀普遍存在的整機功耗大、儀器體積大，不適于野外測量的特征。伽瑪能譜測量探頭與主機之間主要采用串口或USB通訊，這兩種通訊方式必須要有線纜進行物理連接，在野外復雜的食用菌環境中，線纜極易出現接觸不了、線纜短接等故障。并且目前伽瑪能譜儀的處理軟件功能僅有數據采集、顯示和存儲等基本功能，無法滿足現在技術人員的需要。

發明內容

針對上述問題，本發明公開了一種便攜式伽瑪能譜儀，其極大的提高儀器集成度，降低了儀器主機體積、重量；并極大的降低了儀器功耗。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種便攜式伽瑪能譜儀，該便攜式伽瑪能譜儀包括前置放大器、模擬電路部分、數字電路部分、主機；

前置放大器為高信噪比放大器，對信號進行放大處理；

模擬電路部分包括主放大器和信號調整電路，對前置放大器輸出信號進行再次處理；

數字電路部分則包括ADC模塊、數字濾波模塊、無線通訊模塊，通過ADC模塊確保信號輸出時間為微秒級，而數字濾波模塊則對ADC模塊輸出信號進行濾波、數字甄別處理，最后由無線通訊模塊將信號傳送給主機；

主機上有具可視化界面和圖形化功能的數據處理軟件。

其中，ADC模塊為QMCA4001-50N；而數字濾波模塊包括低功耗CPLD和低功耗ARM芯片，通過CPLD實現數字濾波、數字甄別功能，從而減少電路復雜程度，通過ARM芯片實現譜線采集和無線藍牙傳輸控制功能，作為優選無線通訊模塊采用藍牙通訊模塊；主機上的數據處理軟件采用反卷積分算法實現譜線的解析，實現自動的核素識別功能，從而方便用戶使用。

本發明的有益效果是：集成度高，大大降低儀器體積和重量，且采用低功耗元件降低了儀器功耗，同時使用藍牙通訊模塊使得儀器的數據傳輸更為方便簡潔，最后在主機上使用具備可視化操作界面和圖形化功能的處理軟件，并采用反卷積分算法實現譜線的解析，實現核素的自動識別功能，從而方便用戶的使用。

附圖說明

圖1為本發明結構框圖；

圖2為數字濾波模塊結構框圖。

具體實施方式

為了使本發明更容易被理解，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做更詳細說明。

參閱圖1、圖2，一種便攜式伽瑪能譜儀，該便攜式伽瑪能譜儀包括前置放大器、模擬電路部分、數字電路部分、主機。

其中，前置放大器采用高性噪比放大器，對探測到的信號做放大處理。

模擬電路部分則包括主放大器和信號調整電路，對經前置放大器放大處理后信號再次進行處理。

數字電路部分包括ADC模塊、數字濾波模塊、無線通訊模塊，采用積分式高速ADC模塊QMCA4001-50N實現輸出信號時間為us級時間，通過對周邊電路的設計，保證數據的采集速度和精度。數字濾波模塊則包括低功耗CPLD和低功耗的ARM芯片。在CPLD中實現數字濾波、數字甄別等功能，減少了電路的復雜程度；ARM芯片實現譜線采集和無線藍牙傳輸控制等功能；同時采用ARM芯片對數據采集時間、存儲、參數設置等功能進行控制。

而無線通訊模塊采用藍牙通訊模塊，通過模塊進行底層編程，實現與主機的數據通訊，主機通過內置的處理管理軟件，實現數據的傳輸、存儲等功能。

主機上的處理軟件包括數據采集和分析功能，采用VC++軟件編寫，具有圖形化和可視化的功能。在軟件中采用反卷積算法實現譜線的解析，并實現自動的核素識別等功能，方便用戶使用。

本發明，極大的提高儀器集成度，降低儀器主機體積，使主機重量低于400g；而功耗控制上：對于正常工作的譜儀，不包括顯示器，其功耗控制在300mW以內；另外，處理軟件中的譜線解析算法的采用國際先進數學方法。通過解譜，能夠有效的區分0.661MeV(¹³⁷Cs)和0.609MeV(²¹⁴Bi)特征射線能量(對于¹³⁷Cs(0.661MeV)能量分辨率為8％)，其最大計數率：對于137Cs達到1M/s；儀器道數：256、512、1024、2048可選。