一种高效的闪烁晶体性能测量方法技术

本申请公开一种高效的闪烁晶体性能测量方法，由高速模数转换器把描述闪烁晶体性能产生的模拟信号进行波形数字化，经过基线消除和极性变换后，在测量控制信号的甄别和筛选下，获取合适的或者需要的波形事例，再经过由计数器、微分器、积分器、延迟器等构成的测量单元的测量下，实现波形的参数测量和统计，进而得到闪烁晶体的性能，最终测量数据存入存储器并被读出。与示波器或采集板卡采集方法相比，这种方法可以采用多种参数进行灵活甄别、实现实时测量和测量结果存储，因此具有测量效率高、波形测量参数可配置、兼容性强，数据传输压力小等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高效的闪烁晶体性能测量方法
本申请涉及晶体测量
，更具体地说，涉及一种高效的闪烁晶体性能测量方法。
技术介绍
闪烁晶体是一种辐射探测器件,广泛应用于高能物理实验、安检、医学PET成像、环境检测等方面。特别是PET成像领域使用大量的闪烁晶体，如BGO闪烁晶体、LYSO闪烁晶体等，这些闪烁晶体的光产额性能、均匀性和线性度等性能影响着成像的质量。目前，在不同应用中闪烁晶体的性能测量主要采用示波器测量、通用采集卡+PC离线处理的方法。示波器测量，通过设置合适触发阈值示波器实时抓取波形，适合观察信号波形和简单分析，但不便于保存分析结果和定制分析算法；通用采集卡+PC离线处理的方法可以在PC机上对采集的数据进行各种算法处理，但是对信号甄别能力有限，获取期望波形的效率较低，降低了实时处理性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种高效的闪烁晶体性能测量方法，能够实现信号波形高效甄别，实时测量和保存波形的多种参数，提高测量效率。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种高效的闪烁晶体性能测量方法，包括：ADC转换单元、测量控制单元、缓存与预处理单元、波形参数测量单元、波形参数LUT控制单元、FIFO存储、RAM存储单元，其中，所述ADC转换单元，用于接收代表闪烁晶体性能信息的模拟信号，并对其进行波形数字化，并把转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元；；所述测量控制单元，由配置寄存器、定时器以及数据包标识发生器组成等组成，用于在设置的时间间隔内测量数字化的波形信号，所述定时器是用于设置测量时间长度以实现计数率测量，所述数据包标识发生器在启动测量时产生一个数据包标识，用于区分相邻采集次数下的测量数据；所述缓存和预处理单元，在阈值与定时控制单元的控制下，接收ADC转换单元输出的数字信号，用于获取波形的基线，进行波形极性判断和变换，使输出的波形是消除基线的正极性信号；所述波形参数测量单元，由寄存器、比较器、计数器、差分器、积分器组成，在阈值模式和波形参数控制下，筛选消除基线后的波形信号，并且测量事例波形信号的波形参数数据，包括前沿时间长度、后沿时间长度、波形宽度、峰值高度和波形面积，实现不同事例波形的识别；所述波形参数LUT控制单元，用于设置波形信号的时间参数阈值，如前沿时间、脉宽、后沿时间等，并且对满足时间阈值参数的事例波形时间参数进行统计并构成查找表以及根据统计结果进行反馈控制；所述FIFO存储单元，用于接收波形测量单元输出的信号或数据包标识，并根据设置的模式把数据分别发送到波形参数LUT控制单元或者RAM存储单元；所述RAM存储单元，用于接收所述FIFO存储单元的波形数据，以及波形参数LUT单元并在读出信号控制下将数据输出。优选的，所述测量控制单元通过SPI总线或UART总线等设置定时器和配置寄存器，并且配置寄存器由阈值寄存器1、阈值寄存器2、阈值寄存器3组成，所述阈值寄存器1用于甄别所述的波形信号中的基线，所述阈值寄存器2和所述阈值寄存器3分别是波形甄别的高低阈值，用于选择甄别模式，实现对无阈值、高中低三种阈值甄别。优选的，所述缓存和预处理单元包括触发器阵列组成的缓存单元，用于寄存信号数字化后的波形，所述缓存单元的宽度由ADC的分辨率决定，所述缓存单元的深度必须大于所述波形的数字化点数最大值的一半，并且根据缓存单元的波形变化实时获取事例波形的基线，在获取基线后对波形数据进行去基线。优选的，所述波形测量单元有5个参数寄存器和多个缓存寄存器，缓存寄存器存储相邻多点波形数据，通过计数器以时钟周期为单元对事例的点数进行计数，通过比较器、差分器和寄存器得到峰值点、峰值点对应的点数和波形脉冲宽度，并记录在参数寄存器中；经过峰值点后继续计数直到波形结束，停止计数得到波形长度，记录在参数寄存器中，然后以峰值幅度的一半为参考点，通过比较器将该参考点与缓存与预处理单元中最后一级的波形进行比较，得到波形半高宽度并记录在参数寄存器中。优选的，所述波形参数LUT控制单元，包括时间参数配置子单元和波形参数LUT子单元：所述时间参数配置子单元，包含3对寄存器组，用于对所述输入控制信号输出的参数数据，并控制波形测量单元进行事例波形甄别，同时，控制波形参数LUT子单元的统计范围和分组；所述波形参数LUT子单元，用于在统计范围内记录波形测量单元测量结果的频数，并且可以根据频数进行反馈控制波形测量单元进行事例波形甄别。从上述的技术方案可以看出，本申请公开的一种高效的闪烁晶体性能测量方法，利用高速ADC进行波形数字化,在双阈甄别的条件下,经过缓存和基线消除后,对波形进行测量并将结果存入查找表,并可以根据查找表对波形进行甄别，同时根据定时功能,可得到多种参数的事例率。与示波器测量相比，波形数据可以存入RAM并被PC读出，而且对波形时间参数的实时测量结果也可以被PC读出；与通用采集卡相比，它保留了原始采集波形，同时可以进行多参数多范围甄别，提高了测量的灵活性和实时性，极大地采集效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例公开的一种高效的闪烁晶体性能测量方法示意图；图2为本申请实施例公开的缓存和预处理单元的信号示意图；图3为本申请实施例公开的波形参数测量单元待测量参数示意图；具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请公开一种高效的闪烁晶体性能测量方法，属于闪烁晶体测量技术中的方法，利用高速ADC进行波形数字化,在双阈甄别的条件下,经过缓存和基线消除后,对波形进行测量并将结果存入查找表,并可以根据查找表对波形进行甄别，同时根据定时功能,可得到多种参数的事例率，实现了高效多功能甄别，在线实时测量和测量结果读出，提高了测量效率。图1为本实施例公开的一种高效的闪烁晶体性能测量方法。参见图1所示，ADC转换单元11、测量控制13、缓存与预处理单元12、波形参数测量14、波形参数LUT控制15、FIFO存储16、RAM存储单元17。ADC转换单元11，参见图2，用于接收代表闪烁晶体性能信息的模拟信号，并对其进行波形数字化，并把转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元12。缓存和预处理单元12，由触发器阵列组成，其深度超过最长事例波形的一半长度（参见图2），在阈值与定时控制单元13的控制下，接收ADC转换单元11输出的数字信号，用于获取波形的基线，进行波形极性判断和变换，产生一路消除基线的正极性波形信号，和一路经过延迟且消除基线的正极性波形信号，和一路经过延迟的并且对波形进行延迟，两路信号都输出至波形参数测量单元14。测量控制单元13，由配置寄存器、定时器以及数据包标识发生器组成等组成，用于控制波形参数测量单元14的测量时间间隔以及设置数字化波形的筛选阈值，所述定时器是用于设置测量时间长度以实现计数率测量，所述数据包标识发生器在启动测量时产生一个数据包标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效的闪烁晶体性能测量方法，其特征在于，包括：ADC转换单元、测量控制单元、缓存和预处理单元、波形参数测量、波形参数LUT控制、FIFO存储、RAM存储单元，其中，所述ADC转换单元，用于接收代表闪烁晶体性能信息的模拟信号，并对其进行波形数字化，并把转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元；所述测量控制单元，由配置寄存器、定时器以及数据包标识发生器组成等组成，用于在设置的时间间隔内测量数字化的波形信号，所述定时器是用于设置测量时间长度以实现计数率测量，所述数据包标识发生器在启动测量时产生一个数据包标识，用于区分相邻采集次数下的测量数据；所述缓存和预处理单元，在阈值与定时控制单元的控制下，接收ADC转换单元输出的数字信号，用于获取波形的基线，进行波形极性判断和变换，使输出的波形是消除基线的正极性信号；所述波形参数测量单元，由寄存器、比较器、计数器、差分器、积分器等组成，在阈值模式和波形参数控制下，筛选消除基线后的波形信号，并且测量事例波形信号的波形参数数据，包括前沿时间长度、后沿时间长度、波形宽度、峰值高度、半高宽、和波形面积，实现不同事例波形的识别；所述波形参数LUT控制单元，用于设置筛波形信号的时间阈值，如前沿时间、脉宽、后沿时间等，并且对满足时间阈值参数的事例波形时间参数进行统计并构成查找表和进行反馈控制；所述FIFO存储单元，用于接收波形测量单元输出的信号或数据包标识，并根据设置的模式把数据分别发送到波形参数LUT控制单元或者RAM存储单元；所述RAM存储单元，用于接收所述FIFO存储单元的波形数据，以及波形参数LUT单元并在读出信号控制下将数据输出。...

【技术特征摘要】
1.一种高效的闪烁晶体性能测量方法，其特征在于，包括：ADC转换单元、测量控制单元、缓存和预处理单元、波形参数测量、波形参数LUT控制、FIFO存储、RAM存储单元，其中，所述ADC转换单元，用于接收代表闪烁晶体性能信息的模拟信号，并对其进行波形数字化，并把转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元；所述测量控制单元，由配置寄存器、定时器以及数据包标识发生器组成等组成，用于在设置的时间间隔内测量数字化的波形信号，所述定时器是用于设置测量时间长度以实现计数率测量，所述数据包标识发生器在启动测量时产生一个数据包标识，用于区分相邻采集次数下的测量数据；所述缓存和预处理单元，在阈值与定时控制单元的控制下，接收ADC转换单元输出的数字信号，用于获取波形的基线，进行波形极性判断和变换，使输出的波形是消除基线的正极性信号；所述波形参数测量单元，由寄存器、比较器、计数器、差分器、积分器等组成，在阈值模式和波形参数控制下，筛选消除基线后的波形信号，并且测量事例波形信号的波形参数数据，包括前沿时间长度、后沿时间长度、波形宽度、峰值高度、半高宽、和波形面积，实现不同事例波形的识别；所述波形参数LUT控制单元，用于设置筛波形信号的时间阈值，如前沿时间、脉宽、后沿时间等，并且对满足时间阈值参数的事例波形时间参数进行统计并构成查找表和进行反馈控制；所述FIFO存储单元，用于接收波形测量单元输出的信号或数据包标识，并根据设置的模式把数据分别发送到波形参数LUT控制单元或者RAM存储单元；所述RAM存储单元，用于接收所述FIFO存储单元的波形数据，以及波形参数LUT单元并在读出信号控制下将数据输出。2.根据权利要求1所述的一种高效的闪烁晶体性能测量方法，其特征在于，所述ADC转换单元为高速高分辨率ADC并且工作在实时采集模式。3.根据权利要求1所述的一种高效的闪烁晶体性能测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨迪，应关荣，
申请(专利权)人：明峰医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33