一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法、裝置與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法、裝置與系統(tǒng)。該方法包括：選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘；在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘；測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差；將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同，以完成時(shí)鐘的校準(zhǔn)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過對(duì)多個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，可以使得在PET系統(tǒng)中，探測(cè)到光子的時(shí)刻的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)相同，保證了計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證湮滅反應(yīng)位置的確定更為準(zhǔn)確。
【專利說明】一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法、裝置與系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及時(shí)間同步【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法、裝置與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]PET (Positron Emission Tomography,正電子發(fā)射斷層)顯像是當(dāng)前核醫(yī)學(xué)最高水平的標(biāo)志，能在分子水平上反映人體是否存在病理生理變化，因此又稱之為生化顯像或分子顯像。其基本原理包括注入體內(nèi)的放射性核素在衰變過程中產(chǎn)生的正電子湮滅反應(yīng)和符合探測(cè)原理，具體如下:
[0003]PET成像首先需要在人體內(nèi)注射放射性的生物示蹤藥物，這些藥物中的放射性元素是人體或動(dòng)物體內(nèi)存在的必需元素或在某種程度上能取代必需元素(如:碳、氮、氧、氟等)的同位素，對(duì)人體無害。被合成的生物示蹤藥物會(huì)注入人體內(nèi)，并以人體或動(dòng)物體內(nèi)化合物的“身份”參與體內(nèi)器官、組織、細(xì)胞的生命活動(dòng)。由于生物示蹤藥物通常是富質(zhì)子的核素，在生物示蹤藥物參與動(dòng)物或人體生命活動(dòng)的過程中，核素會(huì)發(fā)生衰變，在衰變過程中核素會(huì)產(chǎn)生正電子(β +)，正電子的質(zhì)量與電子相等，電量與電子的電量相同，只是符號(hào)相反。注入體內(nèi)的放射性核素所發(fā)射出的正電子在人體內(nèi)移動(dòng)大約Imm后將會(huì)與人體內(nèi)的負(fù)電子結(jié)合發(fā)生湮滅反應(yīng)，如圖1所不，正負(fù)電子湮滅時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)能量相同(511keV)方向相反的Y光子。然后，用相對(duì)放置的兩個(gè)探測(cè)器來探測(cè)產(chǎn)生的光子，探測(cè)光子的過程是由閃爍晶體將Y光子轉(zhuǎn)為熒光，光電倍增管(PMT)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。前端電子電路對(duì)光電倍增管輸出的電脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波和放大后，從中得到Y(jié)光子的能量信息和到達(dá)時(shí)間信息，由于兩個(gè)光子在人體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路徑不同，到達(dá)兩個(gè)探測(cè)器的時(shí)間會(huì)有一定差別，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，探測(cè)器探測(cè)到兩個(gè)互成180度的光子，則這個(gè)事件被稱之為符合事件，探測(cè)的過程稱為符合探測(cè)或符合判斷。PET系統(tǒng)通過記錄所有符合事件，對(duì)所述符合事件處理，然后經(jīng)過圖像重建獲得斷層掃描圖像。
[0004]符合事件可以分為三種，第一種是真符合事件，即探測(cè)到的兩個(gè)光子來源于同一個(gè)湮滅反應(yīng)，并且這兩個(gè)光子在到達(dá)探測(cè)器前均沒有與介質(zhì)發(fā)生任何相互作用，他們含有精確的定位信息。第二種是散射符合事件，即探測(cè)到的兩個(gè)光子來源于同一湮滅反應(yīng)，但是在到達(dá)探測(cè)器前兩個(gè)光子中至少有一個(gè)經(jīng)過散射后偏離了原來的方向，因此這種符合事件含有的定位信息是不準(zhǔn)確的。第三種就是隨機(jī)符合事件，及探測(cè)到的兩個(gè)光子不是來自同一個(gè)湮滅反應(yīng)。符合事件的判斷是PET系統(tǒng)的核心，符合事件判斷的正確性直接決定著PET系統(tǒng)整體性能的好壞及其診斷的精準(zhǔn)性。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，湮沒反應(yīng)產(chǎn)生的兩個(gè)光子到達(dá)晶體的實(shí)際時(shí)間差可被測(cè)量，利用該時(shí)間差，理論上可以確定湮沒反應(yīng)的位置。由于PET系統(tǒng)是一個(gè)分布式的系統(tǒng)，前端存在多個(gè)探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器對(duì)應(yīng)于一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘，這些基準(zhǔn)時(shí)鐘相互獨(dú)立，啟動(dòng)時(shí)間不同，導(dǎo)致系統(tǒng)得到探測(cè)器探測(cè)到光子的時(shí)間差值有一定的誤差，因此所確定的淹沒反應(yīng)的位置也不是一個(gè)精確的點(diǎn)，由此導(dǎo)致后續(xù)重建圖像的精確度也會(huì)有一定的損失。因此，精確的時(shí)間測(cè)量裝置對(duì)于PET系統(tǒng)是十分必要的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法、裝置與系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，PET系統(tǒng)中由于基準(zhǔn)時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)間不同，導(dǎo)致確定的湮滅反應(yīng)的位置不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。本發(fā)明提供技術(shù)方案如下:
[0007]一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法，包括:
[0008]選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，N為正整數(shù)；
[0009]在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘；
[0010]測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差；
[0011]將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置，包括:
[0013]參考選定模塊，用于選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，N為正整數(shù)；
[0014]選通模塊，用于在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘；
[0015]測(cè)量模塊，用于測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差；
[0016]反饋模塊，用于將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種時(shí)鐘校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:
[0018]如上述所述的任一時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置和N個(gè)測(cè)量裝置，其中，一個(gè)測(cè)量裝置包括發(fā)生裝置和時(shí)間測(cè)量裝置；
[0019]所述發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘，并在接收到時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置反饋的時(shí)間差時(shí)，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿與參考時(shí)鐘的上升沿對(duì)準(zhǔn)，或，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿與參考時(shí)鐘的下降沿對(duì)準(zhǔn)；
[0020]所述時(shí)間測(cè)量裝置，用于探測(cè)器探測(cè)到光子時(shí)，以校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)時(shí)鐘為參考，測(cè)量探測(cè)到該光子的時(shí)刻。
[0021]由以上本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，具有多個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘的系統(tǒng)來說，在基準(zhǔn)時(shí)鐘啟動(dòng)后，任意選擇其中一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，測(cè)量待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿(或下降沿)與參考時(shí)鐘的上升沿(或下降沿)之間的時(shí)間差，然后將該時(shí)間差反饋到待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)送裝置，由發(fā)生裝置根據(jù)時(shí)間差校準(zhǔn)待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位，使之與參考時(shí)鐘相位相同。對(duì)于PET系統(tǒng)來說，通過使用本發(fā)明的技術(shù)方案，探測(cè)器探測(cè)到光子時(shí)，由于基準(zhǔn)時(shí)鐘的相位相同，不論是哪兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到了該光子，測(cè)量得到的針對(duì)探測(cè)到該光子的時(shí)間差值均是正確的，依據(jù)該時(shí)間差值確定的湮滅反應(yīng)的位置也是準(zhǔn)確的，從而使得根據(jù)湮滅反應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行圖像重建得到的圖像較為精確。
【專利附圖】

【附圖說明】[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為正電子的湮滅反應(yīng)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法實(shí)施例1的流程圖；
[0025]圖3為基準(zhǔn)時(shí)鐘未校準(zhǔn)前確定光子達(dá)到的時(shí)間差的示意圖；
[0026]圖4為基準(zhǔn)時(shí)鐘調(diào)整后確定光子達(dá)到的時(shí)間差的不意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置在實(shí)際應(yīng)用中的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8為本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]湮滅反應(yīng)位置的確定正確與否對(duì)PET圖像的準(zhǔn)確性具有直接的影響，從而對(duì)疾病的診斷產(chǎn)生影響。而PET系統(tǒng)中測(cè)量湮滅反應(yīng)位置時(shí)，由于計(jì)時(shí)存在誤差，使得確定的淹沒反應(yīng)的位置也不是一個(gè)精確的點(diǎn)，而是限定在一定范圍內(nèi)的點(diǎn)，如果計(jì)時(shí)誤差過大，將導(dǎo)致實(shí)際發(fā)生湮滅反應(yīng)的位置可能沒有落在確定的范圍內(nèi)，進(jìn)而影響圖像的精確度(有可能得到的圖像是錯(cuò)誤的)。因此，精確的時(shí)間測(cè)量裝置對(duì)于PET系統(tǒng)是十分必要的。本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法、裝置與系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行之前，對(duì)用作探測(cè)到光子時(shí)刻的計(jì)時(shí)參考的基準(zhǔn)時(shí)鐘的相位進(jìn)行調(diào)整，使所有的基準(zhǔn)時(shí)鐘的輸出信號(hào)的相位相同，無論是哪兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到光子，都可以保證計(jì)時(shí)得到的時(shí)間差是準(zhǔn)確地，由此得到的湮滅反應(yīng)的位置也是準(zhǔn)確的。下面首先對(duì)本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法，進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0033]如圖2所示，為本發(fā)明提供的一種時(shí)鐘校準(zhǔn)方法實(shí)施例1的流程圖，本實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以應(yīng)用與多種系統(tǒng)中，比如PET、PETCT，本實(shí)施例以PET系統(tǒng)為例進(jìn)行說明，本實(shí)施例具體可以包括如下步驟:
[0034]S201:選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘。
[0035]PET系統(tǒng)是一個(gè)分布式系統(tǒng)，設(shè)置了多個(gè)探測(cè)器用來探測(cè)湮滅反應(yīng)產(chǎn)生的光子，對(duì)應(yīng)每個(gè)探測(cè)器均有一個(gè)測(cè)量時(shí)間的模塊，該模塊以對(duì)應(yīng)該探測(cè)器的基準(zhǔn)時(shí)鐘為計(jì)時(shí)依據(jù)，實(shí)際中一般采用基準(zhǔn)時(shí)鐘啟動(dòng)后產(chǎn)生的上升沿為計(jì)時(shí)開始的時(shí)刻，由于不同基準(zhǔn)時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)間不同步，導(dǎo)致對(duì)兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到光子的時(shí)間差計(jì)時(shí)有誤，因此，在啟動(dòng)后需要對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證所有的基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率(一般都一致)、相位一致。
[0036]所述N為正整數(shù)，物理上為基準(zhǔn)時(shí)鐘的個(gè)數(shù)，在對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘校準(zhǔn)時(shí)，可以任意選擇一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，對(duì)剩余的所有基準(zhǔn)時(shí)鐘參照選擇的參考時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0037]S202:在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘。[0038]雖然要對(duì)所有的基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，但在實(shí)際操作中，是依照參考時(shí)鐘一一進(jìn)行的，選擇待校準(zhǔn)時(shí)鐘后，需要將參考時(shí)鐘和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的信號(hào)選通，以獲得兩個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘輸出的脈沖信號(hào)。
[0039]S203:測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差。
[0040]S204:將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同。
[0041]具體的，可以將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿與參考時(shí)鐘的上升沿對(duì)準(zhǔn)；或，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿與參考時(shí)鐘的下降沿對(duì)準(zhǔn)。在實(shí)際操作中，是對(duì)待校準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行左移還是右移取決于得到的時(shí)間差的符號(hào)。通過上述操作之后，參考時(shí)鐘與待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位就是相同的，后續(xù)對(duì)探測(cè)到光子的差值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，所述校準(zhǔn)的時(shí)鐘作為探測(cè)到光子時(shí)刻的測(cè)量依據(jù)。
[0042]本實(shí)施例提供的技術(shù)方案，具有多個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘的系統(tǒng)來說，在基準(zhǔn)時(shí)鐘啟動(dòng)后，任意選擇其中一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，測(cè)量待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿(或下降沿)與參考時(shí)鐘的上升沿(或下降沿)之間的時(shí)間差，然后將該時(shí)間差反饋到待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)送裝置，由發(fā)生裝置根據(jù)時(shí)間差校準(zhǔn)待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位，使之與參考時(shí)鐘相位相同。對(duì)于PET系統(tǒng)來說，通過使用本發(fā)明的技術(shù)方案，探測(cè)器探測(cè)到光子時(shí)，由于基準(zhǔn)時(shí)鐘的相位相同，不論是哪兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到了該光子，測(cè)量得到的針對(duì)探測(cè)到該光子的時(shí)間差值均是正確的，依據(jù)該時(shí)間差值確定的湮滅反應(yīng)的位置也是準(zhǔn)確的，從而使得根據(jù)湮滅反應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行圖像重建得到的圖像較為精確。
[0043]進(jìn)一步，考慮到基準(zhǔn)時(shí)鐘是高精度的時(shí)鐘，可以精確到幾十個(gè)ps (皮秒)，為了保持校準(zhǔn)的精度，對(duì)于每一個(gè)待校準(zhǔn)的時(shí)鐘，均可以分多個(gè)時(shí)刻分別測(cè)量上升沿或者下降沿的時(shí)間值，每獲取一個(gè)時(shí)間差值先進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)多個(gè)時(shí)刻上的時(shí)間差值均獲取到后，對(duì)多個(gè)差值進(jìn)行累加求平均之后，作為最終的參考反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)送裝置，發(fā)生裝置依據(jù)平均后的差值對(duì)校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位進(jìn)行調(diào)整。
[0044]為了對(duì)本發(fā)明實(shí)施例帶來的效果有一個(gè)更直觀的理解，參考圖3和圖4所示，分別為現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)時(shí)方式和本發(fā)明實(shí)施例提供的計(jì)時(shí)方式。假設(shè)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率為4M Hz,以這個(gè)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，對(duì)符合事件的產(chǎn)生時(shí)刻進(jìn)行標(biāo)注。標(biāo)注的時(shí)間信息可以被后續(xù)的電路使用作為符合事件的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
[0045]如圖3所示，ChannleM與ChannleN表示前端的兩個(gè)分布式模塊(時(shí)間測(cè)量單元)，均用于時(shí)間的精確測(cè)量。CLK_4M-M與CLK_4M-N是兩個(gè)分布式模塊采用的基準(zhǔn)時(shí)鐘。我們進(jìn)行時(shí)間測(cè)量時(shí)，實(shí)際測(cè)量的是光子探測(cè)到的時(shí)刻與基準(zhǔn)時(shí)鐘上升沿間的時(shí)間差。由于采用的是分布式系統(tǒng)，所以各子模塊基準(zhǔn)時(shí)鐘的啟動(dòng)時(shí)間是不一致的，這就導(dǎo)致了各個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘間存在了一定的相位差異，如圖3所示，CLk_4M-M與CLK_4M-N的時(shí)鐘上升沿存在差異，這就會(huì)引起測(cè)量基準(zhǔn)的偏移，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確性，從而影響到符合事件的判斷。如圖4所示，為校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)時(shí)鐘，從圖4中可以看出，依據(jù)校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)時(shí)鐘得到的時(shí)間差是準(zhǔn)確的。
[0046]相應(yīng)于上面的方法實(shí)施例，本發(fā)明還提供一種時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置，參考圖5所示，為所述時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括:
[0047]參考選定模塊510，用于選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，N為正整數(shù)；
[0048]選通模塊520，用于在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘；
[0049]測(cè)量模塊530，用于測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差;
[0050]反饋模塊540，用于將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同。
[0051]優(yōu)選的，所述時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置還可以包括:存儲(chǔ)模塊，用于保存當(dāng)前時(shí)刻得到的時(shí)間差;
[0052]則所述測(cè)量模塊，還用于在當(dāng)前時(shí)刻之后的多個(gè)時(shí)刻上，分別測(cè)量參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差；
[0053]則所述存儲(chǔ)模塊，還用于存儲(chǔ)在當(dāng)前時(shí)刻之后的多個(gè)時(shí)刻上測(cè)量得到的時(shí)間差；
[0054]累加模塊，用于將保存的所述多個(gè)時(shí)刻上對(duì)應(yīng)的時(shí)間差與當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間差累；
[0055]則所述反饋模塊，具體用于對(duì)累加得到的時(shí)間差取平均，將均值作為反饋的時(shí)間差。
[0056]本發(fā)明還提供一種時(shí)鐘校準(zhǔn)系統(tǒng)，參考圖6所示，為所述時(shí)鐘校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述系統(tǒng)包括:
[0057]上述所述的時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置610和N個(gè)測(cè)量裝置620，其中，所述一個(gè)測(cè)量裝置620包括發(fā)生裝置621和時(shí)間測(cè)量裝置622 ；
[0058]所述發(fā)生裝置621，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘，并在接收到時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置反饋的時(shí)間差時(shí)，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿與參考時(shí)鐘的上升沿對(duì)準(zhǔn)，或，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿與參考時(shí)鐘的下降沿對(duì)準(zhǔn)；
[0059]所述時(shí)間測(cè)量裝置622，用于探測(cè)器探測(cè)到光子時(shí)，以校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)時(shí)鐘為參考，測(cè)量探測(cè)到該光子的時(shí)刻。
[0060]優(yōu)選的，參考圖7和圖8所示，分別為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置和系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一種實(shí)現(xiàn)方式，系統(tǒng)由N個(gè)分布式模塊(或稱為測(cè)量子模塊，對(duì)應(yīng)于所述的測(cè)量裝置620)及一個(gè)時(shí)鐘測(cè)量模塊(對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置)組成。測(cè)量子模塊主要包括基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生單元(對(duì)應(yīng)于發(fā)生裝置621)和高精度時(shí)間測(cè)量單元(對(duì)應(yīng)于時(shí)間測(cè)量裝置622)。測(cè)量子模塊的主要功能是產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘和進(jìn)行高精度的時(shí)間測(cè)量。時(shí)鐘測(cè)量模塊主要包括時(shí)鐘選擇單元，上升沿差測(cè)量單元和反饋單元等。其主要功能是選通所要測(cè)量的基準(zhǔn)時(shí)鐘，并通過上升沿差測(cè)量單元完成所選通時(shí)鐘上升沿間的時(shí)間差異值測(cè)量，并進(jìn)行記錄和反饋。
[0061]系統(tǒng)開始工作時(shí)，分布式模塊即測(cè)量子模塊開始工作。測(cè)量子模塊工作時(shí)產(chǎn)生自身基準(zhǔn)時(shí)鐘CLKO至CLKn。其中CLKO及時(shí)鐘CLKn可以由模塊中的FPGA產(chǎn)生，假設(shè)工作頻率時(shí)4M，頻率設(shè)定值可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的系統(tǒng)確定。由于整個(gè)系統(tǒng)是分布式的系統(tǒng)，存在上電時(shí)間差異，所以各個(gè)測(cè)量子模塊開始工作的時(shí)間是不一致的，各測(cè)量子模塊中產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘CLKO至CLKn的相位不一致，即時(shí)鐘的上升沿存在時(shí)間差異。這些差異會(huì)導(dǎo)致時(shí)間測(cè)量信息不準(zhǔn)確，我們需要消除這些差異。以上升沿為例，圖7和圖8所示裝置與系統(tǒng)的工作原理如下:
[0062]通過數(shù)據(jù)線纜將基準(zhǔn)時(shí)鐘CLKO至CLKn連接至?xí)r鐘測(cè)量模塊。時(shí)鐘測(cè)量模塊主要包括時(shí)鐘選通單元，上升沿差測(cè)量單元，時(shí)間差異存儲(chǔ)單元和反饋單元。
[0063]A:時(shí)鐘選通模塊連接著所有測(cè)量子模塊中產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘。
[0064]B:在這些基準(zhǔn)時(shí)鐘里，任意選擇一個(gè)時(shí)鐘做為調(diào)整使用的參考時(shí)鐘。并且以這個(gè)參考時(shí)鐘為基礎(chǔ)，進(jìn)行后續(xù)調(diào)節(jié)。假設(shè)選擇clk3做為參考時(shí)鐘。
[0065]C:在剩余的時(shí)鐘里，任意選擇一個(gè)時(shí)鐘開始進(jìn)行調(diào)節(jié)。假設(shè)選取ClklS做為被調(diào)節(jié)時(shí)鐘。
[0066]D:時(shí)鐘選通模塊工作，將參考時(shí)鐘從clka端口輸出，將待調(diào)節(jié)的時(shí)鐘從clkb端口輸出。
[0067]E:通過clka端口和clkb端口將時(shí)鐘CLK3及CLK18將傳輸至上升沿測(cè)量單元。
[0068]F:上升沿測(cè)量單元的主要功能是完成時(shí)鐘CLK3及CLK18間上升沿時(shí)間差的測(cè)量。上升沿測(cè)量單元可以采用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間的測(cè)量。
[0069]G:通過上升沿測(cè)量單元，將獲得CLK3及CLK18間上升沿的差值，這個(gè)差值由時(shí)間差存儲(chǔ)單元儲(chǔ)存。
[0070]H:反饋單元將差異值通過數(shù)據(jù)鏈路傳遞至相應(yīng)的系統(tǒng)測(cè)量子模塊(此時(shí)是測(cè)量子模塊18)。此時(shí)，假設(shè)測(cè)量的差異值A(chǔ)=clkl8-clk3(或者clk3-clkl8)，根據(jù)Λ值對(duì)clkl8進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0071]1:系統(tǒng)測(cè)量子模塊通過相應(yīng)參數(shù)Λ，使用FPGA調(diào)整其基準(zhǔn)時(shí)鐘的相位，即調(diào)節(jié)clkl8的相位，使clkl8與clk3上升沿對(duì)準(zhǔn)。
[0072]具體的，若Λ =clkl8-clk3>0,則將clkl8左移至與clk3的上升沿對(duì)準(zhǔn)；反之，則將clkl8右移至與clk3的上升沿對(duì)準(zhǔn)；
[0073]對(duì)系統(tǒng)剩余的其他基準(zhǔn)時(shí)鐘的調(diào)整，可以參考步驟C至步驟I，調(diào)整系統(tǒng)中剩余的測(cè)量子模塊，調(diào)整結(jié)束后，所有分布式模塊(測(cè)量子模塊)中產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘相位一致，不存在上升沿之間的時(shí)間差異。
[0074]為了描述的方便，描述以上裝置時(shí)以功能分為各種單元分別描述。當(dāng)然，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以把各單元的功能在同一個(gè)或多個(gè)軟件和/或硬件中實(shí)現(xiàn)。
[0075]本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所述僅是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)鐘信號(hào)校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括: 選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，N為正整數(shù)； 在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘； 測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差； 將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同，以完成時(shí)鐘的校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同，包括: 將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿與參考時(shí)鐘的上升沿對(duì)準(zhǔn)； 或， 將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿與參考時(shí)鐘的下降沿對(duì)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置之前，還包括: 保存當(dāng)前時(shí)刻得到的時(shí)間差； 在當(dāng)前時(shí)刻之后的多個(gè)時(shí)刻上，分別`測(cè)量并保存參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差； 將保存的所述多個(gè)時(shí)刻上對(duì)應(yīng)的時(shí)間差與當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間差累； 對(duì)累加得到的時(shí)間差取平均，將均值作為反饋的時(shí)間差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括: 所述校準(zhǔn)的時(shí)鐘作為探測(cè)到光子時(shí)刻的測(cè)量依據(jù)。
5.一種時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括: 參考選定模塊，用于選定N個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘中的任一基準(zhǔn)時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，N為正整數(shù)； 選通模塊，用于在除參考時(shí)鐘外的基準(zhǔn)時(shí)鐘里確定待校準(zhǔn)時(shí)鐘； 測(cè)量模塊，用于測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差； 反饋模塊，用于將所述時(shí)間差反饋給待校準(zhǔn)時(shí)鐘的發(fā)生裝置，以便發(fā)生裝置根據(jù)所述時(shí)間差調(diào)整待校準(zhǔn)時(shí)鐘的相位至與參考時(shí)鐘相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括: 存儲(chǔ)模塊，用于保存當(dāng)前時(shí)刻得到的時(shí)間差； 則所述測(cè)量模塊，還用于在當(dāng)前時(shí)刻之后的多個(gè)時(shí)刻上，分別測(cè)量參考時(shí)鐘的任一上升沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一上升沿之間的時(shí)間差，或，參考時(shí)鐘的任一下降沿和待校準(zhǔn)時(shí)鐘的任一下降沿之間的時(shí)間差； 則所述存儲(chǔ)模塊，還用于存儲(chǔ)在當(dāng)前時(shí)刻之后的多個(gè)時(shí)刻上測(cè)量得到的時(shí)間差； 累加模塊，用于將保存的所述多個(gè)時(shí)刻上對(duì)應(yīng)的時(shí)間差與當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間差累； 則所述反饋模塊，具體用于對(duì)累加得到的時(shí)間差取平均，將均值作為反饋的時(shí)間差。
7.—種時(shí)鐘校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求5-6任一項(xiàng)所述的時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置和N個(gè)測(cè)量裝置，其中，一個(gè)測(cè)量裝置包括發(fā)生裝置和時(shí)間測(cè)量裝置； 所述發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘，并在接收到時(shí)鐘校準(zhǔn)裝置反饋的時(shí)間差時(shí)，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿與參考時(shí)鐘的上升沿對(duì)準(zhǔn)，或，將待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿左移或者右移所述時(shí)間差的長(zhǎng)度，使待校準(zhǔn)時(shí)鐘的下降沿與參考時(shí)鐘的下降沿對(duì)準(zhǔn)； 所述時(shí)間測(cè) 量裝置，用于探測(cè)器探測(cè)到光子時(shí)，以校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)時(shí)鐘為參考，測(cè)量探測(cè)到該光子的時(shí)刻。
【文檔編號(hào)】G06F1/14GK103488247SQ201310425956
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】高鵬, 楊龍, 尹柱霞, 李楠 申請(qǐng)人:沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司