本發(fā)明涉及一種基于紫外光子脈沖計數(shù)圖像探測器的紫外電暈檢測設備的信號處理結(jié)構(gòu)及方法，屬于電暈檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來紫外電暈檢測技術(shù)快速發(fā)展，核心探測器主要有紫外ccd、增強電荷耦合器件iccd以及紫外光子計數(shù)圖像探測器三種，目前紫外電暈檢測設備絕大多數(shù)都采用前兩種探測器，很少采用紫外光子計數(shù)圖像探測器，但前兩種探測器都需要從國外進口且價格昂貴，尤其是紫外ccd價格非常昂貴，不利于國內(nèi)自主生產(chǎn)紫外電暈檢測設備，因此，提出一種基于紫外光子計數(shù)圖像探測器的紫外電暈檢測設備的信號處理結(jié)構(gòu)及方法是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了提出了一種應用于紫外電暈檢測設備的信號處理結(jié)構(gòu)及方法，解決基于紫外光子計數(shù)圖像探測器的紫外電暈檢測設備的信號處理問題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

應用于紫外電暈檢測設備的信號處理結(jié)構(gòu)，其特征是，其包括：紫外光子計數(shù)圖像探測器、信號峰值處理模塊、光子拼接通道判別模塊3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、光子速率計算模塊、錯誤信息處理模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)、低速率光子拼接模塊、高速率光子拼接模塊、usb通信模塊和組包模塊；

紫外光子計數(shù)圖像探測器向信號峰值處理模塊輸出s、w、z三路模擬電壓信號，信號峰值處理模塊向光子拼接通道判別模塊輸出光子脈沖指示信號，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊采集信號峰值處理模塊輸出的s、w、z三路模擬電壓信號幅值并轉(zhuǎn)換為s、w、z三路數(shù)字量電壓信號，該s、w、z三路數(shù)字量電壓信號通過光子拼接通道判別模塊控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出給低速率光子拼接模塊和高速率光子拼接模塊其中之一，低速率光子拼接模塊和高速率光子拼接模塊其中之一再將s、w、z三路數(shù)字量電壓信號輸出給組包模塊，組包模塊將s、w、z三路數(shù)字量電壓信號進行組包；

信號峰值處理模塊向光子速率計算模塊輸出光子脈沖指示信號，光子速率計算模塊向組包模塊輸出光子速率；

錯誤信息處理模塊判別信號峰值處理模塊的錯誤信息，并將該錯誤信息輸出給組包模塊；

usb通信模塊將組包模塊輸出的信息上傳給上位機。

應用于紫外電暈檢測設備的信號處理方法，其特征是，該方法包括光子拼接路徑判別、光子速率計算以及錯誤信息處理；

光子拼接路徑判別包括以下步驟：

步驟一，光子拼接通道判別模塊計算毫秒級時間內(nèi)光子脈沖指示信號數(shù)量；

步驟二，光子拼接通道判別模塊判斷該毫秒級時間內(nèi)光子脈沖指示信號數(shù)量是否跨越閾值，如果沒有跨越閾值，組包模塊就將s、w、z三路數(shù)字量電壓信號進行組包，組包達到一包數(shù)據(jù)后便將該包數(shù)據(jù)通過usb通信模塊上傳，如果跨越閾值，便執(zhí)行下一步；

步驟三，光子拼接通道判別模塊判斷當前光子拼接通道傳輸是否結(jié)束，如果沒有結(jié)束，則繼續(xù)判斷，直到結(jié)束為止，便執(zhí)行下一步；

步驟四，光子拼接通道判別模塊判斷步驟一中毫秒級時間內(nèi)光子脈沖指示信號數(shù)量是否小于閾值，如果沒有小于閾值，則選擇高速率光子拼接模塊，如果小于閾值，則選擇低速率光子拼接模塊；

步驟五，當組包模塊組包達到一包數(shù)據(jù)后，便將該包數(shù)據(jù)通過usb通信模塊上傳于上位機；

光子速率計算包括以下步驟：

步驟六，光子速率計算模塊計算1秒鐘時間內(nèi)的光子脈沖指示信號數(shù)量，即光子速率；

步驟七，光子速率計算模塊向組包模塊輸出步驟一中所計算的光子速率，組包模塊將光子速率進行組包；

步驟八，在光子拼接路徑判別的步驟五中，當組包模塊組包達到一包數(shù)據(jù)后，便通過usb通信模塊向上位機上傳光子速率；

錯誤信息處理包括以下步驟：

步驟九，錯誤信息處理模塊6判別信號峰值處理模塊2運行過程中的錯誤信息；

步驟十，錯誤信息處理模塊6向組包模塊11輸出錯誤信息，組包模塊11錯誤信息進行組包；

步驟十一，當光子拼接路徑判別的步驟五中，當組包模塊11組包達到一包數(shù)據(jù)后，便通過usb通信模塊10向上位機12上傳錯誤信息。

本發(fā)明的有益效果：解決了基于紫外光子計數(shù)圖像探測器的紫外電暈檢測設備的信號處理問題，可以根據(jù)當前紫外光子速率來切換光子拼接通道，提高了設備的環(huán)境適應性以及低光子速率下的設備響應速率，具有判別系統(tǒng)運行過程中的錯誤信息的自檢功能，采用usb通信，應用性更強，實現(xiàn)了快速、自動化檢測過程，大幅度提高生產(chǎn)效率，非常有利于便攜式電暈檢測設備在國內(nèi)未來的大范圍應用。

附圖說明

圖1為應用于紫外電暈檢測設備的信號處理結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2為應用于紫外電暈檢測設備的信號處理方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體做進一步詳細描述。

如圖1所示，應用于紫外電暈檢測設備的信號處理結(jié)構(gòu)包括：紫外光子計數(shù)圖像探測器1、信號峰值處理模塊2、光子拼接通道判別模塊3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4、光子速率計算模塊5、錯誤信息處理模塊6、轉(zhuǎn)換開關(guān)7、低速率光子拼接模塊8、高速率光子拼接模塊9、usb通信模塊10、組包模塊11和上位機12。

紫外光子計數(shù)圖像探測器1探測到紫外光源發(fā)出的紫外光子脈沖信號，并將其轉(zhuǎn)換為s、w、z三路模擬電壓信號，信號峰值處理模塊2同時采集s、w、z三路模擬電壓信號的脈沖峰值。

信號峰值處理模塊2可以采用ph300硬件實現(xiàn)。

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4將信號峰值處理模塊2輸出的s、w、z三路模擬電壓信號的脈沖峰值轉(zhuǎn)換為s、w、z三路數(shù)字量電壓信號，并輸出給轉(zhuǎn)換開關(guān)7。

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4可以采用ltc2315硬件實現(xiàn)。

信號峰值處理模塊2向光子拼接通道判別模塊3輸出光子脈沖指示信號，光子拼接通道判別模塊3計算10毫秒時間內(nèi)的光子脈沖指示信號數(shù)量，根據(jù)此數(shù)量控制轉(zhuǎn)換開關(guān)7，將轉(zhuǎn)換開關(guān)7切換到低速率光子拼接模塊8或高速率光子拼接模塊9，相應的低速率光子拼接模塊8或高速率光子拼接模塊9再將s、w、z三路數(shù)字量電壓信號輸出給組包模塊11，組包模塊11將s、w、z三路數(shù)字量電壓信號進行組包。

信號峰值處理模塊2向光子速率計算模塊5輸出光子脈沖指示信號，光子速率計算模塊5計算1秒鐘時間內(nèi)的光子脈沖指示信號數(shù)量，即是光子速率，光子速率計算模塊5向組包模塊11輸出此光子速率；

錯誤信息處理模塊6判別信號峰值處理模塊2運行過程中的錯誤信息，并將該錯誤信息輸出給組包模塊11；組包模塊11將一包數(shù)據(jù)usb通信模塊10上傳到上位機12。

usb通信模塊10可以采用usb2.0協(xié)議進行通信。

其中，信號峰值處理模塊2的驅(qū)動、光子拼接通道判別模塊3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4的驅(qū)動、光子速率計算模塊5、錯誤信息處理模塊6、轉(zhuǎn)換開關(guān)7、低速率光子拼接模塊8、高速率光子拼接模塊9、usb通信模塊10的驅(qū)動和組包模塊11采用軟件實現(xiàn)，如fpga。

如圖1和圖2所示，應用于紫外電暈檢測設備的信號處理方法，包括光子拼接路徑判別、光子速率計算以及錯誤信息處理。

當紫外光源輸出的紫外光子脈沖信號照射到紫外光子計數(shù)圖像探測器1時，紫外光子計數(shù)圖像探測器1將其轉(zhuǎn)換為s、w、z三路模擬電壓信號，并輸出給信號峰值處理模塊2。

光子拼接路徑判別包括以下步驟：

步驟一，信號峰值處理模塊2向光子拼接通道判別模塊3輸出光子脈沖指示信號，光子拼接通道判別模塊3計算10毫秒時間內(nèi)的光子脈沖指示信號數(shù)量，同時，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4將信號峰值處理模塊2輸出的s、w、z三路模擬電壓信號的脈沖峰值轉(zhuǎn)換為s、w、z三路數(shù)字量電壓信號，并輸出給轉(zhuǎn)換開關(guān)7。

步驟二，光子拼接通道判別模塊3判斷該10毫秒時間內(nèi)光子脈沖指示信號數(shù)量是否跨越閾值10k，如果沒有跨越閾值10k，組包模塊11就拼接s、w、z三路數(shù)字量電壓信號，當組包模塊11組包達到一包128個數(shù)據(jù)后便將該包數(shù)據(jù)通過usb通信模塊10usb2.0協(xié)議上傳，如果跨越閾值，便執(zhí)行下一步。

步驟三，光子拼接通道判別模塊3判斷當前光子拼接通道傳輸是否結(jié)束，如果沒有結(jié)束，則繼續(xù)判斷，直到結(jié)束為止，便執(zhí)行下一步。

步驟四，光子拼接通道判別模塊3判斷步驟一中10毫秒時間內(nèi)光子脈沖指示信號數(shù)量是否小于閾值10k，如果沒有小于閾值10k，則通過轉(zhuǎn)換開關(guān)7選擇高速率光子拼接模塊9，將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4輸出的s、w、z三路數(shù)字量電壓信號進行拼接，如果小于閾值，則通過轉(zhuǎn)換開關(guān)7選擇低速率光子拼接模塊8，將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊4輸出的s、w、z三路數(shù)字量電壓信號進行拼接。

步驟五，當組包模塊11組包達到一包128個數(shù)據(jù)后便將該包數(shù)據(jù)通過usb通信模塊10usb2.0協(xié)議上傳給上位機12。

光子速率計算包括以下步驟：

步驟六，信號峰值處理模塊2向光子速率計算模塊5輸出光子脈沖指示信號，光子速率計算模塊5計算1秒時間內(nèi)的光子脈沖指示信號數(shù)量，即光子速率。

步驟七，光子速率計算模塊5將步驟六中所計算的光子速率輸出給組包模塊11，組包模塊11將光子速率進行組包。

步驟八，當光子拼接路徑判別的步驟五中，組包模塊11組包達到一包128個數(shù)據(jù)后便將該包數(shù)據(jù)通過usb通信模塊10usb2.0協(xié)議上傳給上位機12。

錯誤信息處理包括以下步驟：

步驟九，信號峰值處理模塊2ph300在運行過程中，會出現(xiàn)沒有將s、w、z模擬電壓的峰值全部都正確保持的錯誤情況，或者在正確保持之后，ph300沒有正常復位等錯誤信息。

步驟十，錯誤信息處理模塊6將步驟一中判別的錯誤信息向組包模塊11輸出，組包模塊11將錯誤信息進行組包。

步驟十一，當光子拼接路徑判別的步驟五中，組包模塊11組包達到一包128個數(shù)據(jù)后便將該包數(shù)據(jù)通過usb通信模塊10usb2.0協(xié)議上傳給上位機12。