[發明專利]γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統及方法

有效

• 申請號: 202110456924.2
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113203931B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王祖軍;焦仟麗;薛院院;賈同軒;馬武英;何寶平;劉敏波;盛江坤
• 申請（專利權）人: 湘潭大學;西北核技術研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

1.一種γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：包括光源單元、輻射源單元、CCD輻照單元、信號處理單元(10)和上位機；

所述輻射源單元包括輻射源(4)和輻射源升降裝置(5)，所述輻射源(4)用于誘發CCD輻照單元產生電離損傷，所述輻射源升降裝置(5)與輻射源(4)連接，用于控制輻射源(4)的位置；

所述光源單元包括光源(1)、光源升降裝置(2)和光源屏蔽盒(3)，所述光源(1)用于給CCD輻照單元提供均勻光源，使其達到飽和工作狀態；所述光源升降裝置(2)與光源(1)連接，用于控制光源(1)的位置，所述光源屏蔽盒(3)設置在光源(1)的下方，輻照時光源(1)位于光源屏蔽盒(3)內，避免輻射源(4)對光源(1)的影響；

所述CCD輻照單元包括CCD傳感器(6)，所述光源(1)的出射光、輻射源(4)的γ射線垂直照射在CCD傳感器(6)上；

所述信號處理單元(10)包括CCD驅動電路模塊、A/D轉換模塊、FPGA主控模塊、無線傳輸模塊和電源模塊；所述CCD驅動電路模塊分別與CCD傳感器(6)、FPGA主控模塊連接，將FPGA主控模塊產生的TTL時序驅動信號轉換為滿足CCD傳感器(6)電壓要求的驅動信號，所述CCD傳感器(6)在驅動信號的驅動下完成圖像采集，并輸出圖像模擬量信號；所述A/D轉換模塊分別與CCD傳感器(6)、FPGA主控模塊連接，對圖像模擬量信號進行前級濾波、信號放大、暗電平鉗位、去噪聲相關雙采樣處理，并將該圖像模擬量信號轉化為數字量信號；所述FPGA主控模塊用于產生CCD傳感器(6)正常工作的TTL時序驅動信號，提供A/D轉換模塊所需的嵌位和采樣/保持脈沖信號，同時利用內置存儲緩存圖像數據；所述無線傳輸模塊與FPGA主控模塊連接，將緩存于FPGA主控模塊的圖像數據無線長距離的傳輸至上位機；

所述上位機接收保存無線傳輸模塊傳輸的圖像數據并對其進行處理，獲得飽和信號的變化曲線；所述電源模塊分別與CCD傳感器(6)、FPGA主控模塊、CCD驅動電路模塊、A/D轉換模塊、無線傳輸模塊連接，為各模塊提供穩定的電壓。

2.根據權利要求1中的γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：所述信號處理單元(10)設置在信號單元屏蔽盒(9)中，信號單元屏蔽盒(9)用于屏蔽輻射源(4)對信號處理單元(10)的影響，使得信號處理單元(10)設置在輻照室內，減小CCD輻照單元和信號處理單元(10)的傳輸距離，確保系統的穩定運行。

3.根據權利要求2中的γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：所述CCD傳感器(6)通過杜邦線(8)與電源模塊、A/D轉換模塊以及CCD驅動電路模塊連接。

4.根據權利要求1或2或3中的γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：所述無線傳輸模塊包括發送端和接收端，發送端主要由單片機STM32和433MHz無線發送單元構成，所述接收端主要由無線接收單元和USB轉TTL模塊構成，接收端通過USB接口實現與上位機的無線通信。

5.根據權利要求4中的γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：所述A/D轉換模塊包括模擬信號預處理電路和模數轉換電路，所述模擬信號預處理電路對輸入的圖像模擬量信號進行前級濾波、信號放大、暗電平鉗位、去噪聲相關雙采樣處理，所述模數轉換電路將圖像模擬量信號轉化為數字量信號。

6.根據權利要求5中的γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：所述模擬信號預處理電路包括恒流驅動電路和濾波放大電路，所述FPGA主控模塊包括現場邏輯可編輯陣列和FLASH存儲電路。

7.根據權利要求6的γ射線輻照后CCD飽和信號的原位測量系統，其特征在于：所述上位機包括數據接收上位機(11)和外部遠程控制上位機(13)，所述數據接收上位機(11)通過USB接口接收無線傳輸模塊接收端發送的圖像數據，并將該圖像數據通過網線(12)傳輸給外部遠程控制上位機(13)，外部遠程控制上位機(13)接收保存圖像數據，并對圖像數據進行處理，獲得飽和信號的變化曲線，獲得CCD傳感器輻照前后飽和輸出信號變化規律。