本發(fā)明涉及核輻射探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多道脈沖幅度分析儀。

背景技術(shù)：

在核技術(shù)研究和應(yīng)用領(lǐng)域中，經(jīng)常需要測量射線的能譜，它是將脈沖信號按幅度的大小進(jìn)行分類并記錄每類信號的數(shù)目，將得到的數(shù)據(jù)繪制成譜圖形，便可具體分析射線的種類以及輻射強(qiáng)度。核輻射信號具有極強(qiáng)的隨機(jī)性，波形復(fù)雜，經(jīng)過多極信號處理電路后，送入多道脈沖幅度分析器的信號上升沿極小，頻率較高，儀器要逐個(gè)測量脈沖信號的幅度而盡可能不漏測，保證能譜圖的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)有的多道脈沖幅度分析器常采用峰值保持方式測量脈沖峰值幅度，但電容的充放電要占用較多的時(shí)間，因而容易漏測脈沖數(shù)據(jù)，具有較大的儀器死時(shí)間，或提高硬件成本使用各種手段彌補(bǔ)死時(shí)間身缺陷，但這會(huì)使儀器的保養(yǎng)維護(hù)困難，更因價(jià)格高昂難以大規(guī)模推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多道脈沖幅度分析儀，用以解決現(xiàn)有的分析儀器存在著容易漏測脈沖數(shù)據(jù)和儀器價(jià)格高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多道脈沖幅度分析儀，所述多道脈沖幅度分析儀包括核射探測器，所述輻射探測器用于測量核輻射能量并輸出電壓脈沖信號，所述多道脈沖幅度分析儀還包括：

與所述輻射探測器電連接，用于對所述輻射探測器輸出的電壓脈沖信號進(jìn)行濾波的濾波成形模塊；

與所述濾波成形模塊電連接，用于對所述濾波成形模塊濾波后的電壓脈沖信號進(jìn)行放大處理的放大模塊；

與所述放大模塊電連接，用于對放大后的電壓脈沖信號進(jìn)行采樣并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號的a/d轉(zhuǎn)化模塊；

分別與a/d轉(zhuǎn)化模塊、用戶終端電連接，用于對所述a/d轉(zhuǎn)化模塊輸出的數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理、數(shù)據(jù)尋峰、多道計(jì)數(shù)以及多道存儲(chǔ)，并將各道的計(jì)數(shù)信息上傳至用戶終端的fpga數(shù)據(jù)處理模塊；

分別與放大模塊、a/d轉(zhuǎn)化模塊電連接，分別對a/d轉(zhuǎn)化模塊和放大模塊進(jìn)行控制的控制模塊。

優(yōu)選的，所述多道脈沖幅度分析儀還包括顯示器，所述顯示器與所述控制模塊電連接，所述顯示器用于顯示電壓脈沖信號放大后的增益。

優(yōu)選的，所述所述多道脈沖幅度分析儀還包括增益調(diào)節(jié)旋鈕，所述增益調(diào)節(jié)旋鈕用于設(shè)置電壓脈沖信號需要放大的增益。

優(yōu)選的，所述顯示器為lcd顯示器。

優(yōu)選的，所述控制模塊為單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述fpga數(shù)據(jù)處理模塊與所述用戶終端通過uart串行接口進(jìn)行通信。

優(yōu)選的，所述用戶終端為電腦。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的多道脈沖幅度分析儀通過簡化線路，降低生產(chǎn)成本，通過將采集到的電壓脈沖信號數(shù)字化，提高了分析儀測量的準(zhǔn)確性，避免了漏測脈沖數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多道脈沖幅度分析儀的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明放大模塊的具體線路圖。

圖3為本發(fā)明a/d轉(zhuǎn)化模塊的具體線路圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，該多道脈沖幅度分析儀100包括輻射探測器1、濾波成形模塊2、放大模塊3、a/d轉(zhuǎn)化模塊4、fpga數(shù)據(jù)處理模塊5和控制模塊6，濾波成形模塊2與輻射探測器1電連接，放大模塊3與濾波成形模塊2電連接，a/d轉(zhuǎn)化模塊4與放大模塊3電連接，fpga數(shù)據(jù)處理模塊5分別與a/d轉(zhuǎn)化模塊4、用戶終端7電連接，控制模塊6分別與放大模塊3、a/d轉(zhuǎn)化模塊4電連接，本發(fā)明的多道脈沖幅度分析儀100通過簡化線路，降低生產(chǎn)成本，模擬信號在傳輸過程中和疊加的噪聲很難分離，噪聲會(huì)隨著信號被傳輸、放大、嚴(yán)重影響分析儀測量的準(zhǔn)確性，而通過將采集到的電壓脈沖信號數(shù)字化，數(shù)字化信號只要噪聲絕對值不超過某一門限值，接收端便可判別電壓脈沖信號數(shù)字化的有無，從而提高了分析儀測量的準(zhǔn)確性，避免了漏測脈沖數(shù)據(jù)。

輻射探測器1用于測量核輻射能量并輸出電壓脈沖信號，電壓脈沖信號攜帶著核輻射的能量信息，輻射探測器1輸出的電壓脈沖信號首先要經(jīng)過濾波成形模塊2對其進(jìn)行濾波，使其接近滿足采樣要求的高斯型波形并能不失真地保持探測器輸出信號所攜帶的核輻射的能量信息。

圖2為放大模塊3的具體線路圖，放大模塊3用于對濾波成形模塊2濾波后的電壓脈沖信號進(jìn)行線性放大，提高信號強(qiáng)度，通過輻射探測器1與放大模塊3組合，可以減少輻射探測器1輸出端到成形放大輸入端的分布電容影響，提高信噪比；同時(shí)能與連接信號用的高頻電纜相匹配。為此主放大器的線性問題尤為重要，本設(shè)計(jì)提出選用具有程控增益調(diào)整功能的放大芯片ad603，能夠滿足信號倍數(shù)線性可調(diào)要求。選用程控放大芯片ad603，該芯片噪聲低，帶寬增益高達(dá)90mhz。增益的調(diào)整與控制電壓差vg成線性關(guān)系，控制電壓差vg輸入管腳的電阻高達(dá)50mω，其壓擺率為275v/μs。放大模塊3的電路使用增益范圍為-10～+30db，選擇最大帶寬90mhz，控制電壓差vg為ctlvg與vref端口電壓的差值，差值范圍為-500mv～500mv，vref端為固定電壓，ctlvg電壓為數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出，通過此方法能夠較好的實(shí)現(xiàn)信號的線性放大。

圖3為a/d轉(zhuǎn)化模塊4的具體線路圖，a/d轉(zhuǎn)化模塊4用于對放大后的電壓脈沖信號進(jìn)行采樣并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，在多道脈沖幅度分析儀100的測量過程中，電壓脈沖信號的數(shù)字量化誤差也是影響能量分辨率的重要因子。本實(shí)施例中采用高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad9226芯片作數(shù)字量化。ad9226芯片采取單電源供電、具有12位精度、數(shù)據(jù)并行輸出、采樣頻率高達(dá)65mhz，ad9226芯片內(nèi)集成高性能的采樣保持放大器和2.0v參考基準(zhǔn)電壓源，ad9226芯片采用多級差分流水結(jié)構(gòu)，帶有誤差校正功能，從而提高a/d轉(zhuǎn)化模塊4在采樣過程中的能量分辨率，a/d轉(zhuǎn)化模塊4支持差分輸入方式，并且差動(dòng)模擬信號輸入時(shí)，a/d轉(zhuǎn)化模塊4在總諧波失真和無雜散動(dòng)態(tài)范圍方面都獲得最佳性能。

fpga數(shù)據(jù)處理模塊5提供給a/d轉(zhuǎn)化模塊4采樣時(shí)鐘，a/d轉(zhuǎn)化模塊4輸出的數(shù)字信號進(jìn)入fpga數(shù)據(jù)處理模塊5內(nèi)，數(shù)據(jù)流出隊(duì)后通過卡爾曼濾波器排除隨機(jī)噪聲帶來的影響，根據(jù)設(shè)計(jì)的尋峰算法捕捉到隨機(jī)電壓脈沖峰值，將數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)峰值分道址計(jì)數(shù)累加并進(jìn)行存儲(chǔ)，采集時(shí)間結(jié)束后，fpga數(shù)據(jù)處理模塊5通過uart串行接口使用uart通信協(xié)議將存儲(chǔ)在其中的各道址計(jì)數(shù)信息上傳用戶終端7進(jìn)行能譜分析。uart通信協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)全雙向傳輸和接收，在一定波特率下，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率低，穩(wěn)定可靠。

控制模塊6在本實(shí)施例中為單片機(jī)，控制模塊6用于對放大模塊3進(jìn)行控制，使放大模塊3按照控制模塊6發(fā)送的控制指令對電壓脈沖信號進(jìn)行線性放大，控制模塊6內(nèi)還設(shè)置有數(shù)模轉(zhuǎn)換程序，控制模塊6能夠控制a/d轉(zhuǎn)化模塊4按照控制模塊6發(fā)送的控制指令對電壓脈沖信號進(jìn)行采樣。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中的多道脈沖幅度分析儀100還包括顯示器8，顯示器8與控制模塊6電連接，顯示器8用于顯示電壓脈沖信號放大的增益，顯示器8為lcd顯示器，顯示器8由控制模塊6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中的多道脈沖幅度分析儀100還包括增益調(diào)節(jié)旋鈕9，通過轉(zhuǎn)動(dòng)增益調(diào)節(jié)旋鈕9將放大目標(biāo)值發(fā)送給控制模塊6，控制模塊6向放大模塊3發(fā)送的控制指令，放大模塊3按照控制指令對電壓脈沖信號進(jìn)行線性放大，因此，可通過增益調(diào)節(jié)旋鈕9來設(shè)置電壓脈沖信號需要放大的增益，使其達(dá)到最優(yōu)的放大效果。

用戶終端7在本實(shí)施例中為電腦，用戶終端7的程序設(shè)計(jì)擬采用visualc++平臺(tái)，借助于vc平臺(tái)可進(jìn)行核輻射能譜數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)處理與分析(如能量譜尋峰、能量換算)、數(shù)據(jù)管理(如能譜數(shù)據(jù)讀取與存儲(chǔ))等。同時(shí)，借助于vc平臺(tái)還可進(jìn)行設(shè)置各種配置參數(shù)，如采樣周期，譜長、波特率、觀測間隔時(shí)間、觀測時(shí)間段等，以滿足用戶不同的觀測要求。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之做一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。