[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于核測(cè)井儀器的核脈沖能量測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110282301.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113204044A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程晶晶;譚亮;李沐堯;趙朔;劉書(shū)峣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01T1/16
• 分類(lèi)號(hào): G01T1/16
• 代理公司: 武漢大楚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42257
• 代理人: 徐楊松;高源

本發(fā)明提出了一種用于核測(cè)井儀器的核脈沖能量測(cè)量方法，屬于核脈沖信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：使用MVT數(shù)字化方法預(yù)先設(shè)置N個(gè)固定的電壓閾值；記錄下待測(cè)核脈沖上升沿正向越過(guò)以及下降沿反向越過(guò)預(yù)設(shè)的閾值電壓的時(shí)間信息，獲得核脈沖的2N個(gè)采樣樣本點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)對(duì)該采樣樣本點(diǎn)進(jìn)行溫度校準(zhǔn)；本發(fā)明所述核脈沖能量測(cè)量方法的特征是在可編程邏輯器件中完成了待測(cè)脈沖的MVT數(shù)字化、擬合重建、能量計(jì)算，并對(duì)采樣樣本點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度校準(zhǔn)，該方法面向石油測(cè)井高溫環(huán)境中對(duì)快速核脈沖能量的測(cè)量需求，有效的解決了長(zhǎng)久以來(lái)缺乏高速高溫ADC器件，從而無(wú)法在石油測(cè)井高溫環(huán)境中對(duì)快速核脈沖進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核脈沖信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于核測(cè)井儀器的核脈沖能量測(cè)量方法。

背景技術(shù)

核閃爍探測(cè)器輸出的核脈沖所攜帶的電荷量大小與入射粒子的能量成正比，若輸出電流脈沖，其面積就代表電荷量。并且核脈沖信號(hào)往往具有較小的衰減時(shí)間，具有高計(jì)數(shù)率和能量分辨率的LaBr3:Ce晶體探測(cè)器衰減時(shí)間僅僅35ns，整個(gè)脈沖寬度100ns左右。

在測(cè)井儀器應(yīng)用中，基于上述核脈沖信號(hào)特性，傳統(tǒng)的方法是將該脈沖送到電容上累計(jì)電荷，電容上的輸出電壓幅度就相應(yīng)代表電荷量，然后用ADC進(jìn)行采樣獲得輸出電壓的峰值來(lái)反映入射粒子能量的大小。這種方法在電容積分的過(guò)程中存在較大的死時(shí)間，導(dǎo)致了較低的測(cè)量精度。

另一種方法是直接用高速ADC采樣該脈沖，然而目前高速ADC器件難以應(yīng)用在高溫測(cè)井環(huán)境中。多閾值電壓(MVT)數(shù)字化方法(對(duì)于MVT數(shù)字化方法的更多細(xì)節(jié)，可以參考XieQ,Zhang Q,Anwen L,et al.Method for digitalizing scintillation pulse:U.S.Patent 9,910,167[P].2018-3-6.)可以替代高溫高速ADC對(duì)快速脈沖信號(hào)直接采樣，不同于傳統(tǒng)ADC采用的基于時(shí)間軸的橫向電壓采樣方式，多電壓閾值(MVT)數(shù)字化方法是一種縱向采樣方法，使用MVT數(shù)字化方法預(yù)先設(shè)置N個(gè)固定的電壓閾值，記錄下待測(cè)核脈沖上升沿正向越過(guò)以及下降沿反向越過(guò)預(yù)設(shè)的閾值電壓的時(shí)間信息，獲得核脈沖的2N個(gè)采樣樣本點(diǎn)，再結(jié)合已知的脈沖特征形狀，對(duì)脈沖進(jìn)行重建，便可以得到脈沖的能量信息。但該MVT方法不考慮在高溫環(huán)境工作時(shí)帶來(lái)的器件內(nèi)部延遲線時(shí)間隨溫度漂移的問(wèn)題，對(duì)工作在測(cè)井高溫環(huán)境下的核測(cè)井儀器其能量測(cè)量精度有較大影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于核測(cè)井儀器的核脈沖能量測(cè)量方法，用于解決現(xiàn)有快速核脈沖能量測(cè)量系統(tǒng)不能用于石油測(cè)井高溫環(huán)境的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

提供一種用于核測(cè)井儀器的核脈沖能量測(cè)量方法，該方法包括以下步驟：

S1：使用MVT數(shù)字化方法預(yù)先設(shè)置N個(gè)固定的電壓閾值。

S2：記錄下待測(cè)核脈沖上升沿正向越過(guò)以及下降沿反向越過(guò)預(yù)設(shè)的閾值電壓的時(shí)間信息，獲得核脈沖的2N個(gè)采樣樣本點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)對(duì)該采樣樣本點(diǎn)進(jìn)行溫度校準(zhǔn)。

S3：基于已知的核脈沖數(shù)字模型和2N個(gè)采樣樣本點(diǎn)，重建待測(cè)核脈沖信號(hào)。

S4:依據(jù)重建的待測(cè)核脈沖計(jì)算其能量值，將能量值傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述待測(cè)核脈沖信號(hào)的脈沖模型為

v(t)＝ae^btt^c (1)

其中v(t)為電壓值(mV)，t為相對(duì)于脈沖起始點(diǎn)的時(shí)間值(ns)，a、b、c為三個(gè)參數(shù)值。

進(jìn)一步的，所述N個(gè)固定的電壓閾值由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)提供，并由FPGA來(lái)控制DAC的輸出電壓值。