[發明專利]一種改善核能譜儀ADC微分非線性方法

在審

• 申請號: 201711068820.4
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107966726A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 陶琛;董禮文
• 申請（專利權）人: 萊諾斯科技（北京）股份有限公司
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及一種改善核能譜儀ADC微分非線性方法。

背景技術

能譜測量是核技術的主要手段，近代核能譜儀以ADC為核心，它首先由核探測器將輻射轉換為電脈沖，脈沖幅度正比于射線能量，不同核元素具有自己的特征能量，這些能量由于放射性的起伏漲落特性，理想情況下按高斯分布。核素的強度(含量)正比于單位時間的脈沖數(計數率)、能譜儀將放大、整形的電脈沖送入ADC，將幅度轉換為數字量，計數器記錄計數率，測出幅度——計數率的分布曲線，即能量——強度的譜曲線。

在能譜測量領域將ADC的數字分度成為“道”。例如12位ADC，且每LSB為一道，則該譜儀被稱為“1024”道譜儀。如果道寬變寬，意味著落入該道的脈沖增多，該點計數率值上升；如果道寬變窄計數降低，這明顯導致譜線畸變，使能譜儀的重要指標——能量分辨率變差。

SAR型ADC的偶數道寬為電阻網絡最低電平，雖有誤差尚比較一致，奇數道寬為若干參考電平之差，這種不一致更明顯，其中尤其在一半總道數道寬偏差最為嚴重，對于8位ADC，127道處的道寬如以下等式(1)所示：

即使后一項的誤差為0，當V_R7的誤差為±0.5LSB時，W₁₂₇將達9.7mV之多。

實際工作中的ADC存在著噪聲、電源抖動等隨機干擾，使得道寬的兩個邊界圍繞著平均位置起伏漲落，也會造成道寬的不一致。ADC的積分和微分非線性根源在芯片集成擴散電阻的離散性，特別是微分非線性這種細節分度的差異難以彌補。

發明內容

本發明的技術解決問題是：

克服現有技術的缺陷，提出一種改善核能譜儀ADC微分非線性方法。解決實際工作中的ADC存在著噪聲、電源抖動等隨機干擾使得道寬的兩個邊界圍繞著平均位置起伏漲落，造成的道寬不一致的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種改善核能譜儀ADC微分非線性方法，包括以下步驟：

S1、處理器檢測到輸入脈沖后進入中斷程序，并使DAC鎖存道寬均勻數m以內的任意數n作為當前道寬均勻數；

S2、將所述輸入脈沖的脈沖幅值輸入ADC以進行模數轉換，生成脈沖幅值數字信號；

S3、任意數n的數字信號經過DAC的數模轉換后生成Δn的模擬電壓，并將模擬電壓Δn輸入ADC以進行模數轉換，并生成道寬均勻數的數字信號；

S4、處理器接收脈沖幅值數字信號和道寬均勻數的數字信號，并將所述脈沖幅值對應的地址單元中存儲的計數值加1；

S5、將當前道寬均勻數n的值加1，并判斷n的值是否達到m+1，如果達到m+1，則將n置0，并且中斷程序返回，同時所述方法返回步驟S1，如果未達到m+1，則中斷程序返回，同時所述方法返回步驟S1。

根據本發明的一個實施例，所述處理器是單片機。

根據本發明的一個實施例，在步驟S2中，輸入脈沖經過展寬器展寬后，再將輸入脈沖的脈沖幅值輸入ADC。

根據本發明的一個實施例，在步驟S2中，輸入脈沖經過展寬器展寬，再經過運算放大器進行差動后，再將輸入脈沖的脈沖幅值輸入ADC。

根據本發明的一個實施例，在步驟S3中，還包括處理器延時，以等待ADC將脈沖幅值讀取完成，再將Δn輸入ADC。

根據本發明的一個實施例，在步驟S3中，模擬電壓Δn通過運算放大器后，再輸入ADC。

根據本發明的一個實施例，所述運算放大器的增益為1。

根據本發明的一個實施例，在步驟S4中，還包括處理器識別預定脈沖幅值，并保留預定脈沖幅值對應的地址單元的存數，同時濾除其它脈沖幅值對應的地址單元的存數。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)采用軟件將幅度轉換為地址進行計數，有效地消除了同一功能硬件電路的數字干擾。

(2)未占用處理器過多的資源，使道寬均勻電路大為簡化，只需一個比較器，占用一根口線供查詢，硬件電路簡單。

(3)用軟件代替硬件使系統可靠性提高。

(4)解決了道寬的兩個邊界圍繞著平均位置起伏漲落，造成的道寬不一致的問題。

附圖說明

圖1是根據本發明的實施例的原理圖。

圖2是根據本發明的實施例的改善核能譜儀ADC微分非線性的方法流程圖。

具體實施方式

以下參照附圖，詳細描述本發明的實施例。

如圖1和圖2所示，改善核能譜儀ADC微分非線性方法包括以下步驟：