[發明專利]基于脈沖寬度譜的探測器信號處理方法和裝置

無效

• 申請號: 201310361797.3
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103412319A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 趙建領;路雪峰;張翼飛;劉聰展
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01T1/16
• 分類號: G01T1/16;G01D18/00
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 雷志剛;潘士霖

技術領域

本發明涉及信號探測和信號處理領域，尤其涉及一種基于脈沖寬度譜的探測器信號處理方法和裝置。

背景技術

在高能物理學領域，主要研究對象是X/γ射線、各種微觀粒子等，主要方法是研制相應的探測器進行探測實驗，例如氣體探測器、閃爍體探測器、半導體探測器等。這些探測器的工作原理是將入射粒子的能量轉換為電脈沖信號輸出，通過對輸出電脈沖信號的測量來獲得探測對象類型、能量等信息。除了在高能物理學領域之外，這些探測器及方法也在生活、醫學、工業的各個領域得到了廣泛的應用，例如離子型煙霧報警器、無損檢測等等。

在現代探測器信號處理領域，主要的方法是測量輸出脈沖信號的幅度，將幅度轉換為能道，通過記錄并分析幅度能譜來完成探測對象的能量刻畫、探測器標定和獲知探測對象的特征等工作。這種以幅度能譜為基礎的探測器信號處理方式已經得到了廣泛的應用，例如各種類型的多道分析儀、各類高能粒子探測衛星等等。在實際應用中，通常的做法是搭建峰值保持電路，并使用高精度A/D轉換器直接測量探測器輸出的幅度能譜，對一些高速、窄脈沖的探測器輸出信號，更需要高速高精度的A/D轉換器，且對峰值保持電路的要求很高，加大了設計難度。近年來還發展出直接使用Flash?ADC來實現對探測器輸出信號進行全波形采樣，然后離線獲得能譜的方法。一方面，高精度、高速的A/D轉換器價格非常昂貴，高性能的Flash?ADC則更加昂貴，同時在軍工和航天應用領域，通常還面臨著國外禁運的困難，這就增加了整個系統的研制成本。另一方面，高精度、高速的A/D轉換器或者Flash?ADC需要復雜的外圍電路和數據讀出系統設計，以保證高采樣率、高精度以及數據的及時讀出，這就增加了整個系統的復雜性和難度。因此，這種探測器信號處理方式比較復雜、造價高、設計難度大。

此外，隨著技術的發展和科學研究的需要，空間探測技術近年來發展迅速，越來越多航天器需要安裝相應的探測器及信號處理裝置來實現在外太空觀察各類目標，如果將前述探測器信號處理裝置應用到航天器上，則面臨造價高、設計難度大、維護困難等諸多缺點。

綜上所述，現有的探測器信號處理方法和裝置雖然依賴于高性能的A/D轉換器可以完成標定、測試和數據處理任務，但是存在系統復雜、造價高、技術難度大、維護困難，且不適合用于航天器在軌使用等諸多缺點。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，摒棄傳統的幅度能譜，提供一種基于脈沖寬度譜的探測器信號處理方法和裝置。

一方面，本發明提供了一種基于脈沖寬度譜的探測器信號處理方法，包括：采集第一脈沖寬度譜，所述第一脈沖寬度譜用于表征探測器輸出的待探測信號在指定閾值處脈沖寬度的統計關系；根據預先標定的探測器輸入信號能量或輸出信號幅度與輸出信號在指定閾值處脈沖寬度之間的對應關系，確定與所述第一脈沖寬度譜對應的所述待探測信號的能量信息。

另一方面，本發明還提供了一種基于脈沖寬度譜的探測器信號處理裝置，包括：脈沖寬度譜測量電路，用于采集第一脈沖寬度譜，所述第一脈沖寬度譜用于表征探測器輸出的待探測信號在指定閾值處脈沖寬度的統計關系；數據處理電路，用于根據預先標定的探測器輸入信號能量或輸出信號幅度與輸出信號在指定閾值處脈沖寬度之間的對應關系，確定與所述第一脈沖寬度譜對應的所述待探測信號的能量信息。

本發明提供的技術方案，裝置結構簡單、方案設計難度小、成本低、維護簡單，在性能上不會比傳統的幅度能譜降低，可適合用于航天器在軌等各個技術領域進行脈沖信號的檢測使用。

附圖說明

圖1為本發明提供的基于脈沖寬度譜的探測器信號處理的原理示意圖；

圖2為本發明提供的一可選的基于脈沖寬度譜的探測器信號處理方法流程圖；

圖3為本發明提供的基于脈沖寬度譜的探測器信號處理方法的可選原理框圖；

圖4為本發明信號幅度與指定閾值處的脈沖寬度的對應關系標定原理框圖；

圖5為本發明提供的探測器信號處理方法的應用原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作詳細描述。