动态管理多个数据处理单元的XRF/XRD系统技术方案

本发明专利技术涉及一种动态管理多个数据处理单元的XRF/XRD系统。公开了一种便携式无损测试仪器系统即NDT仪器系统，其中该NDT仪器系统将从测试材料样本测量得到的谱数据发送至位于远处的计算机，以计算样本的原子元素组成。随后将该原子元素组成发送回至便携式仪器，以实时地向操作员进行显示。利用处理能力更高的高性能远程计算机来提高组成计算的精度和准确度。NDT仪器的操作员可以选择使用远程计算机来进行组成计算的一部分或全部。

XRF/XRD system for dynamically managing multiple data processing units

The present invention relates to a XRF/XRD system for dynamically managing multiple data processing units. The invention discloses a portable nondestructive testing instrument system NDT instrument system, wherein the NDT instrument system from the test sample measured spectrum data is transmitted to a remotely located computer, to calculate the atomic elements. The atomic element composition is then sent back to the portable instrument to be displayed to the operator in real time. The use of high-performance remote computer to improve the accuracy and accuracy of the composition of the calculation. The operator of the NDT instrument may choose to use the remote computer for part or all of the calculations.

【技术实现步骤摘要】
动态管理多个数据处理单元的XRF/XRD系统
本公开涉及便携式x射线荧光(XRF)分析检验仪器，并且更特别地涉及如下的仪器系统，其中该仪器系统用于测量测试样本的元素组成(以下称为“化学组成”)，并且通过将所测量到的谱数据选择性地发送至位于远处的计算机以供对化学组成进行远程计算而可进行工作。随后，将化学组成结果发送回至便携式仪器以供实时地向用户进行显示。
技术介绍
传统的便携式XRF分析仪器包括：发射器，用于发射激励；传感器，用于感测从测试材料样本发出的应答信号；以及谱构造器，用于构造应答信号的强度vs能量或波长的谱。该谱通过一系列的计算密集型算法被转换成样本的化学组成，然后被绘制在便携式仪器的显示器上。在能量色散型XRF装置的情况下，谱是测量处理期间X射线检测器所感测到的能量级的直方图。在诸如激光诱导击穿光谱仪(LIBS)和近红外光谱仪(NIRS)等的基于光学传感器的仪器的情况下，谱是从测试材料样本发出的电磁能量的波长的直方图。使用这种分析仪器技术的主要目的是快速且准确地确定测试材料样本的化学组成以定性或定量地对该化学组成进行分类。定性分类表示在材料测试样本中存在关注的一个或多个原子元素。定量分类表示测试材料样本中所存在的关注的一个或多个原子元素的浓度。为了实现最佳检验生产率并且为了降低测量变化，在显示化学组成结果时使测量周期的开始和测量周期的结束之间的时间间隔最小很重要。这对于便携式分析仪器的设计者而言是长期挑战。目前，根据原谱来推导化学组成信息的所有信号处理全部在便携式仪器内进行。以下将该处理称为“板上(on-board)”处理。在板上处理中，由于诸如电力消耗和电子器件封装空间等的与便携式仪器相关联的实际制约，因而信号处理性能不是最佳的。因此，施加于产生高度准确的化学组成结果所需的信号处理的速度和量的限制导致传统仪器与在不存在这些制约的情况下可以实现的效果相比远远不够理想。
技术实现思路
本公开的总体目的是通过引入可以实时地向便携式分析仪器的用户显示的测量化学组成结果实质上有所提高的仪器系统，来克服与
技术介绍
部分相关联的问题。更具体地，本专利技术的总体目的是提高针对便携式仪器从测试材料样本获取到的谱数据所进行的化学组成计算的速度、精度和准确度。这通过以下来实现：将谱数据发送至高性能远程计算机以进行以高保真度确定样本的化学组成所需的密集型信号处理，然后将该结果返回至便携式仪器以在无任何明显延迟的情况下进行实时显示。(即，完整测量周期应小于约1秒。)以下将用于将数据发送至高性能远程计算机的该方法称为“远程”或“板外(off-board)”处理，其中可互换地使用这两个术语。本公开的上述和其它目的可以利用便携式仪器、远程计算能力、可以是无线的或者具有物理线缆连接的通信接口、以及用于在便携式仪器的外部应用谱处理和/或化学组成转换的部件来实现。远程计算能力可以包括向特定计算机的连接或者经由因特网向以下被称为“云”的分布式计算能力的连接。根据本专利技术的各种实施例，公开了模数转换器(ADC)、谱构造器、板上数据处理单元的配置，其中该板上数据处理单元具有两个以上的操作模式，并且具有与包括位于云中的计算机的一个以上的远程计算机的物理或无线数据连接。板上数据处理单元由此能够在材料样本的化学组成的测量期间利用处理能力增加了的远程计算机。本公开的主要目的是将便携式仪器的硬件限制外包至处理能力更高的计算机系统。根据本专利技术的一个方面，提供一种X射线分析系统，用于在测试会话期间测试并分析样本的化学组成和/或原子结构，所述X射线分析系统包括：便携式X射线分析仪器，用于测试并分析样本的化学组成和/或原子结构；以及板外数据处理单元，其以与所述便携式X射线分析仪器分开的方式位于板外，其中，所述便携式X射线分析仪器包括：X射线源，其被配置为将X射线的束发射到样本上；检测器，其被配置为检测从所述样本返回的接收X射线；谱构造器，用于根据所述接收X射线来构造原谱；板上数据处理单元，其中所述板上数据处理单元和所述板外数据处理单元被配置为一起完成至少两个处理任务，从而共同处理用于对所述原谱进行处理以产生要显示在所述便携式X射线分析仪器上的测试结果的整个处理任务；以及显示器，其被配置为显示所述测试结果，其中，所述板上数据处理单元包括：操作员模式选择器，其连接至模式开关并且指示所述模式开关在至少两个操作模式之间进行切换，其中所述至少两个操作模式各自定义所述整个处理任务在所述至少两个处理任务之间如何分配。附图说明图1是根据本公开的优选实施例的示意图。图2A是根据本公开的选择了定期板上数据处理的实施例的示意图。图2B是根据本公开的、远程计算机进行所有的谱处理和向化学组成的转换的实施例的示意图。图2C是根据本公开的、便携式仪器进行谱处理并且远程计算机进行向化学组成的转换的实施例的示意图。图2D是根据本公开的、便携式仪器进行谱处理的一部分并且远程计算机完成该谱处理然后进行向化学组成的转换的实施例的示意图。图3A是示出便携式仪器和远程计算机之间的通信的初始化的流程图。图3B是远程计算机进行所有的谱处理和向化学组成的转换的实施例的流程图。图3C是便携式仪器进行谱处理并且远程计算机进行向化学组成的转换的实施例的流程图。图3D是便携式仪器进行谱处理的一部分并且远程计算机完成该谱处理然后进行向化学组成的转换的实施例的流程图。具体实施方式图1示出根据本公开的X射线分析系统，其中该系统通常用于化学组成分析。该系统包括便携式X射线分析仪器(未示出)、发射X射线的X射线源8、测试材料样本4、检测器2、模数转换器(ADC)12、谱构造器34、板上数据处理单元10、板外数据处理单元11和显示器19。图1的X射线分析系统具有各种操作模式，其中这些操作模式可选地包括板上操作模式28、远程操作模式46、第一共享操作模式54，并且还可选地包括第二共享操作模式64。板上数据处理单元10包括作用于逻辑模式开关25的操作员模式选择器17。来自谱构造器34的数据经由数据路径S-6传递至模式开关25。模式开关25将该数据经由相应的数据路径S-1、S-2、S-3或S-4指引至所选择的一个操作模式28、46、54或64。便携式仪器通过使测试材料样本4暴露至激励源8的输出并利用检测器2检测如此得到的应答，来进行测量周期。检测器2的输出信号被提供至ADC12，该ADC12的输出被发送至谱构造器34，其中该谱构造器34是被编程为根据在测量期间所获取到的数据来产生谱的诸如现场可编程门阵列(FPGA)等的快速处理器。根据操作员模式选择器17，利用板上操作模式28或远程操作模式46或第一共享操作模式54或第二共享操作模式64来实现来自谱构造器34的输出的处理。需要本领域技术人员众所周知的复杂的计算密集型算法来根据谱构造器34所创建的谱推导测试材料样本4的化学组成。推导测试材料样本4的化学组成时的步骤可以包括：针对使用中的特定便携式仪器应用校准数据；应用算法以校正样本矩阵对谱中的元素数据的影响；或者将处理后的元素数据与已知的材料组成进行比较以识别测试材料样本4的材料。如本专利技术的各种实施例中所公开的，根据操作员选择，所有这些步骤可以由便携式仪器以板上方式进行，或者这些步骤可以全部以远程方式进行，或者这些步骤可以以各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线分析系统，用于在测试会话期间测试并分析样本的化学组成和/或原子结构，所述X射线分析系统包括：便携式X射线分析仪器，用于测试并分析样本的化学组成和/或原子结构；以及板外数据处理单元，其以与所述便携式X射线分析仪器分开的方式位于板外，其中，所述便携式X射线分析仪器包括：X射线源，其被配置为将X射线的束发射到样本上；检测器，其被配置为检测从所述样本返回的接收X射线；谱构造器，用于根据所述接收X射线来构造原谱；板上数据处理单元，其中所述板上数据处理单元和所述板外数据处理单元被配置为一起完成至少两个处理任务，从而共同处理用于对所述原谱进行处理以产生要显示在所述便携式X射线分析仪器上的测试结果的整个处理任务；以及显示器，其被配置为显示所述测试结果，其中，所述板上数据处理单元包括：操作员模式选择器，其连接至模式开关并且指示所述模式开关在至少两个操作模式之间进行切换，其中所述至少两个操作模式各自定义所述整个处理任务在所述至少两个处理任务之间如何分配。

【技术特征摘要】
2015.09.25 US 14/865,8271.一种X射线分析系统，用于在测试会话期间测试并分析样本的化学组成和/或原子结构，所述X射线分析系统包括：便携式X射线分析仪器，用于测试并分析样本的化学组成和/或原子结构；以及板外数据处理单元，其以与所述便携式X射线分析仪器分开的方式位于板外，其中，所述便携式X射线分析仪器包括：X射线源，其被配置为将X射线的束发射到样本上；检测器，其被配置为检测从所述样本返回的接收X射线；谱构造器，用于根据所述接收X射线来构造原谱；板上数据处理单元，其中所述板上数据处理单元和所述板外数据处理单元被配置为一起完成至少两个处理任务，从而共同处理用于对所述原谱进行处理以产生要显示在所述便携式X射线分析仪器上的测试结果的整个处理任务；以及显示器，其被配置为显示所述测试结果，其中，所述板上数据处理单元包括：操作员模式选择器，其连接至模式开关并且指示所述模式开关在至少两个操作模式之间进行切换，其中所述至少两个操作模式各自定义所述整个处理任务在所述至少两个处理任务之间如何分配。2.根据权利要求1所述的X射线分析系统，其中，所述X射线分析系统还包括数据传输系统，所述数据传输系统包括所述板上数据处理单元上的第一收发器和所述板外数据处理单元上的第二收发器，由此所述数据传输系统使得能够在所述板外数据处理单元和所述板上数据处理单元之间进行双向通信。3.根据权利要求2所述的X射线分析系统，其中，所述数据传输系统被配置成无线传输系统，并且所述第一收发器是第一无线收发器且所述第二收发器是第二无线收发器。4.根据权利要求1所述的X射线分析系统，其中，所述板外数据处理单元不是连同所述便携式X射线分析仪器一起一体封装的，并且在与所述便携式X射线分析仪器相距任意距离处。5.根据权利要求1所述的X射线分析系统，其中，所述检测器以针对各接收X射线产生一个电子模拟脉冲的方式产生电子模拟脉冲，其中各电子模拟脉冲的振幅与相应的X射线的能量成比例。6.根据权利要求5所述的X射线分析系统，其中，所述便携式X射线分析仪器还包括模数转换器，所述模数转换器用于将所述电子模拟脉冲转换成数字数据。7.根据权利要求5所述的X射线分析系统，其中，所述谱构造器是用于构造各X射线能量范围内所接收到的多个脉冲的谱的快速谱构造器。8.根据权利要求2所述的X射线分析系统，其中，所述整个处理任务还包括谱处理、谱向化学组成转换和测试结果形成。9.根据权利要求8所述的X射线分析系统，其中，所述至少两个处理任务包括所述板上数...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·德鲁米，C·T·刘，
申请(专利权)人：奥林巴斯科技美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US