[發(fā)明專(zhuān)利]用于飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的重合信號(hào)產(chǎn)生方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201511024840.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105629289B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李琰;俞航;姜來(lái);劉少華;毛睿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01T1/29
• 分類(lèi)號(hào): G01T1/29
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的重合信號(hào)產(chǎn)生方法，包括以下步驟：通過(guò)延時(shí)鎖相環(huán)產(chǎn)生多路精確同步脈沖信號(hào)；將多路精確同步脈沖信號(hào)和外部隨機(jī)脈沖信號(hào)輸入精確觸發(fā)電路，以產(chǎn)生同步于多路精確同步脈沖信號(hào)的第一信號(hào)；將外部隨機(jī)脈沖信號(hào)輸入精確延時(shí)電路以產(chǎn)生與第一信號(hào)具有相同延時(shí)的第二信號(hào)；以及通過(guò)第一信號(hào)與第二信號(hào)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算外部脈沖隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)間。通過(guò)本發(fā)明可以產(chǎn)生隨機(jī)脈沖信號(hào)的高精度重合信號(hào)第二信號(hào)和第一信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于隨機(jī)脈沖信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間的精確測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)(Time of fly，TOF)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的重合信號(hào)產(chǎn)生方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

TOF系統(tǒng)測(cè)量隨機(jī)信號(hào)的發(fā)生時(shí)間，利用輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的傳輸時(shí)間的變化來(lái)進(jìn)行位置測(cè)量，常被用于高能物理裝置、醫(yī)學(xué)和工業(yè)成像以及精確測(cè)距等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著閃爍晶體、光電探測(cè)器和快電子學(xué)的發(fā)展，TOF技術(shù)重新獲得重視并快速發(fā)展。TOF系統(tǒng)的采用使得高分辨率正電子發(fā)射斷層掃描儀(Positron Emission Tomography，PET)得到了快速發(fā)展，為高分辨率的商用PET設(shè)備提供了核心技術(shù)支撐。TOF系統(tǒng)的應(yīng)用前景得到了核醫(yī)學(xué)成像研究組織和儀器制造商的高度重視。目前，飛利浦公司、西門(mén)子公司和通用電氣公司等PET設(shè)備生產(chǎn)廠商己經(jīng)逐步將TOF系統(tǒng)應(yīng)用到新型高分辨率PET設(shè)備的研制中。

TOF系統(tǒng)包括前端光學(xué)晶體、光電轉(zhuǎn)換器、高速重合信號(hào)檢測(cè)電路(FastCoincidence Detection，F(xiàn)CD)和時(shí)間-數(shù)字化轉(zhuǎn)換器(Time-to-Digital Converter，TDC)等多個(gè)部分。光學(xué)晶體和光電轉(zhuǎn)換器的時(shí)間測(cè)量精度受到材料特性和加工方法的制約。但是在FCD和TDC電路中，可以通過(guò)采用高時(shí)間分辨率的電路設(shè)計(jì)方法達(dá)到有效提高系統(tǒng)測(cè)量精度的目的。

在TOF系統(tǒng)中，F(xiàn)CD電路檢測(cè)由光子產(chǎn)生的隨機(jī)電脈沖并產(chǎn)生重合信號(hào)(Coincidence signal)，觸發(fā)TDC電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入隨機(jī)信號(hào)時(shí)間的精確測(cè)量。但是，目前在FCD電路中普遍采用的采樣、量化方法破壞了隨機(jī)脈沖發(fā)生的時(shí)間信息，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶來(lái)噪聲、失配等問(wèn)題，影響了TOF系統(tǒng)時(shí)間分辨率的提高。

現(xiàn)有技術(shù)中，TOF對(duì)接收到的隨機(jī)時(shí)間信號(hào)邊沿重合度進(jìn)行檢測(cè)、量化時(shí)，由于噪聲、失配等影響造成嚴(yán)重的檢測(cè)誤差，降低了系統(tǒng)的時(shí)間分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的重合信號(hào)產(chǎn)生方法和系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)中，TOF對(duì)接收到的隨機(jī)時(shí)間信號(hào)邊沿重合度進(jìn)行檢測(cè)、量化時(shí)，由于噪聲、失配等影響造成的嚴(yán)重檢測(cè)誤差和降低的系統(tǒng)時(shí)間分辨率等問(wèn)題。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是：一種用于飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的重合信號(hào)產(chǎn)生方法，包括以下步驟：

步驟S1：通過(guò)延時(shí)鎖相環(huán)產(chǎn)生多路精確同步脈沖信號(hào)；

步驟S2：將所述多路精確同步脈沖信號(hào)和外部隨機(jī)脈沖信號(hào)輸入精確觸發(fā)電路，以產(chǎn)生同步于所述多路精確同步脈沖信號(hào)的第一信號(hào)；

步驟S3：將所述外部隨機(jī)脈沖信號(hào)輸入精確延時(shí)電路以產(chǎn)生與所述第一信號(hào)具有相同延時(shí)的第二信號(hào)；以及

步驟S4：通過(guò)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算所述外部脈沖隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)間。

優(yōu)選地，所述步驟S2包括：

步驟S21：將所述多路精確同步脈沖信號(hào)和所述外部隨機(jī)脈沖信號(hào)接入所述精確觸發(fā)電路的多個(gè)DFF觸發(fā)器，通過(guò)所述多個(gè)DFF觸發(fā)器產(chǎn)生多個(gè)精確觸發(fā)信號(hào)；以及

步驟S22：將所述多個(gè)精確觸發(fā)信號(hào)輸入第一或門(mén)以產(chǎn)生所述第一信號(hào)。。

優(yōu)選地，所述多路精確同步脈沖信號(hào)接入所述多個(gè)DFF觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，所述外部隨機(jī)脈沖信號(hào)接入所述多個(gè)DFF觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端。