一种多模式快速核素检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多模式快速核素检测系统，包括：探测器模块：用于采集在放射性核素的激励下输出的核脉冲信号；信号采集模块：用于对采集到的信号转换成离散的数字信号；并且用于消除基线偏移；数字处理模块：用于对采集到的信号进行滤波处理，并且对基线偏移数据进行消除处理；幅值提取模块：用于对梯形脉冲的幅值进行提取，并对幅值进行修正；数据存储模块：用于存储数据；数据传输模块：用于将数据传送到上位机，或将上位机的命令传输到中央控制模块中；中央控制模块中存储命令，分别对数据进行处理；解决了现有的不足，实现了检测系统设计合理，检测准确的技术效果。

A Multi-mode Rapid Nuclide Detection System

The invention discloses a multi-mode fast nuclide detection system, which includes: detector module: for collecting nuclear pulse signals output under the excitation of radionuclides; signal acquisition module: for converting the collected signals into discrete digital signals; and for eliminating baseline offset; digital processing module: for filtering and processing the collected signals, and for processing them. Baseline offset data elimination processing; Amplitude extraction module: used to extract and modify the amplitude of trapezoidal pulse; Data storage module: used to store data; Data transmission module: used to transmit data to the host computer, or to transmit commands from the host computer to the central control module; Central control module stored commands, respectively, to locate the data. The system solves the existing shortcomings and achieves reasonable design and accurate technical results of the detection system.

【技术实现步骤摘要】
一种多模式快速核素检测系统
本专利技术涉及放射性核素检测领域，具体地，涉及一种多模式快速核素检测系统。
技术介绍
目前，放射性核素广泛应用在核电厂、医学检测、生物科学等众多领域。其在提供便利的同时，也不可避免的带来核辐射污染。核辐射污染不仅会对环境造成不可逆的污染，也会对人类造成巨大的伤害，尤其是在2011年日本福岛核辐射危机之后，各国加强了对核安全监控。随着大规模的集成电路的出现，核素探测装置也在朝着便携式、小型化发展。与此同时对核素检测的快速性、准确性提出了更高的要求。目前，对核信号的处理，一般是采用数字滤波法对核信号进行处理，尽管能够实现对核信号的处理，但却存在由于基线容易偏移，单个信号的误差造成后续信号的连续出现错误，峰值误差较大等问题。针对这些问题，本专利提出了一种连续多模式下的核素信号采集系统。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多模式快速核素检测系统，解决了现有对核信号的处理却存在由于基线容易偏移，单个信号的误差造成后续信号的连续出现错误，峰值误差较大的问题，实现了检测系统设计合理，检测准确的技术效果。为实现上述专利技术目的，本申请提供了一种多模式快速核素检测系统，所述系统包括：探测器模块：用于采集在放射性核素的激励下输出的核脉冲信号；信号采集模块：用于对探测器采集到的连续模拟信号进行模数转换，转换成离散的数字信号；并且用于消除由于物理器件造成的基线偏移；数字处理模块：用于对信号采集模块采集到的信号进行滤波处理，并且对由于数字处理模块中的算法带来的基线偏移数据进行消除处理；幅值提取模块：用于对数字处理模块滤波处理后的梯形脉冲的幅值进行提取，并对幅值进行修正；数据存储模块：用于存储数据；数据传输模块：用于通过网口将数据存储模块中的数据传送到上位机，或将上位机的命令传输到中央控制模块中；中央控制模块中存储着四种不同的命令，分别对应着不同模式下的数据处理。其中，本系统的原理为：首先将核辐射探测器放到可能存在放射性核素的地方，进行信号采集；采集到的信号经过前置运放电路送入到高速、高分辨率的ADC(模数转换器)中，将连续的模拟信号转换成为离散的数字信号；经离散后的信号在中央控制的控制下有多种模式可以输出，第一种是将高速ADC采集到的离散信号送入到数据存储器中，第二种是将滤波后的信号送入到存储器中，第三种是将采集到的道值个数存入到存储器中，第四种是将整个系统的工作参数存储到存储器中。最后，存储器中的数据通过数据传输模块送入到PC机上，上位机软件是由MATLAB编写的数据读取程序，将数据信号整形成为波形方便人员观察。进一步的，信号采集模块采用在信号采集模块中的模拟滤波器的两端加载一个外部电压方式消除基线偏移。进一步的，数字处理模块：用于对信号采集模块采集到的信号进行滤波处理具体包括：当数字处理模块中的核信号判别器判断有核信号出现之后，将核信号存储到核脉冲采集信号存储单元中，当单个信号全部采集点输入到核脉冲采集信号存储单元之后，滤波器开始工作，对核信号进行梯形滤波，将滤波后的数据连续输出到峰值提取模块中。进一步的，数字处理模块还用于对核信号进行第一级堆积判别操作，判别方法是根据核信号的存在时间进行判别，当检测到核信号存在的时间超过正常的时间之后，数字处理模块自动识别为堆积信号，将识别出的堆积信号丢弃。进一步的，数字处理模块采用第一种方式来对由于数字处理模块中算法带来的基线偏移数据进行消除处理：首先在数字处理模块中的算法处理前，设置两个核脉冲采集信号存储单元分别用于存储单个脉冲信号，数字处理模块中的滤波模块的总共处理时间小于单个脉冲的成形时间；当一个核脉冲采集信号存储单元中的处理完成之时，数字处理模块中的算法已经处于复位状态。进一步的，数字处理模块采用第二种方式来对由于数字处理模块中算法带来的基线偏移数据进行消除处理：对采样点进行平和化处理，处理方式为：其中，Δa为当前采集数据值与之前N个点的平均值的误差，修正后的采集点值为X′(n)；X(n)是在ADC采集到的离线核信号点，N为核信号的个数，Δa为当前核信号采集点与前面几个点的差值，取绝对值；X′(n)为修正后的当前采样点的核信号采样点。进一步的，幅值提取模块在峰值的提取时有两种提取方式：第一种为采用零面积法提取峰值，通过对前后两个面积的差值，进行峰值的提取；第二种为采样时间延迟，再提取峰值信号；将两种方式提取到的峰值进行求平均值，将平均值作为最终的峰值数据。进一步的，数据存储模块是将芯片内部4K的存储模块分为两个2K的存储单元，在这两块存储单元中分别存放不同的数据；在初始状态时存储的数据分别是峰值数据的个数以及滤波后的脉冲信号；这两种数据通过以太网实时传输到上位机；在后续的测试过程中，可根据需要通过中央控制模块输出需要的数据。进一步的，经离散后的信号在中央控制模块的控制下有多种模式输出：第一种是将信号采集模块采集到的离散信号送入到数据存储模块中，第二种是将滤波后的信号送入到数据存储模块中，第三种是将采集到的道值个数存入到数据存储模块中，第四种是将整个系统的工作参数存储到数据存储模块中。进一步的，数据处理模块、中央控制模块、数据存储模块均集成在同一块SoPc芯片。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、本系统中采用流水线的方式对数据进行处理，减少对数据处理的时间。2、本系统中通过中央控制器控制存储器，可以存储不同模式下的信号数据，能够有效地监控系统的工作情况。3、采用优化后的梯形滤波算法，并利用模块化的设计，增加了算法的灵活性，提高了系统的移植能力。4、本系统中以嵌入式软硬协同设计，实现核素检测装置的SoPC单芯片解决方案。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1是本申请中多模式快速核素检测系统的组成示意图；图2是本申请中高速ADC采集信号示意图；图3是本申请中道值个数输出示意图；图4是本申请中滤波输出示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。请参考图1-图4，本申请提供了一种多模式快速核素检测系统，所述系统包括：探测器模块：这一模块的主要作用就是采集在放射性核素的激励下输出的核脉冲信号。信号采集模块：本模块主要有两个作用，第一个是对探测器采集到的连续模拟信号，进行模数转换，转换成离散的数字信号；第二个作用是消除由于物理器件造成的基线偏移。方式为：在模拟滤波器的两端加载一个外部电压(这一电压的作用是用于判断滤波器的电压变换情况)，当有信号来临的时候，滤波器中的电容电压高于外部加载的电压，这时滤波器放电，从而产生一个负向衰减脉冲，当滤波器的电容电压小于外部电压时，滤波器会被外部电压充电。这时基线恢复到原始情况。数据处理模块：在这个模块中对数据的处理采用两种方式消除由于算法带来的基线偏移，第一种方式为；在传统的核信号处理中，一般是采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模式快速核素检测系统，其特征在于，所述系统包括：探测器模块：用于采集在放射性核素的激励下输出的核脉冲信号；信号采集模块：用于对探测器模块采集到的连续模拟信号进行模数转换，转换成离散的数字信号；并且用于消除由于物理器件造成的基线偏移；数字处理模块：用于对信号采集模块采集到的信号进行滤波处理，并且对由于数字处理模块中的算法带来的基线偏移数据进行消除处理；幅值提取模块：用于对数字处理模块滤波处理后的梯形脉冲的幅值进行提取，并对幅值进行修正；数据存储模块：用于存储数据；数据传输模块：用于通过网口将数据存储模块中的数据传送到上位机，或将上位机的命令传输到中央控制模块中；中央控制模块中存储着四种不同的命令，分别对应着不同模式下的数据处理。

【技术特征摘要】
1.一种多模式快速核素检测系统，其特征在于，所述系统包括：探测器模块：用于采集在放射性核素的激励下输出的核脉冲信号；信号采集模块：用于对探测器模块采集到的连续模拟信号进行模数转换，转换成离散的数字信号；并且用于消除由于物理器件造成的基线偏移；数字处理模块：用于对信号采集模块采集到的信号进行滤波处理，并且对由于数字处理模块中的算法带来的基线偏移数据进行消除处理；幅值提取模块：用于对数字处理模块滤波处理后的梯形脉冲的幅值进行提取，并对幅值进行修正；数据存储模块：用于存储数据；数据传输模块：用于通过网口将数据存储模块中的数据传送到上位机，或将上位机的命令传输到中央控制模块中；中央控制模块中存储着四种不同的命令，分别对应着不同模式下的数据处理。2.根据权利要求1所述的多模式快速核素检测系统，其特征在于，信号采集模块采用在信号采集模块中的模拟滤波器的两端加载一个外部电压方式消除基线偏移。3.根据权利要求1所述的多模式快速核素检测系统，其特征在于，数字处理模块：用于对信号采集模块采集到的信号进行滤波处理具体包括：当数字处理模块中的核信号判别器判断有核信号出现之后，将核信号存储到核脉冲采集信号存储单元中，当单个信号全部采集点输入到核脉冲采集信号存储单元之后，滤波器开始工作，对核信号进行梯形滤波，将滤波后的数据连续输出到峰值提取模块中。4.根据权利要求1所述的多模式快速核素检测系统，其特征在于，数字处理模块还用于对核信号进行第一级堆积判别操作，判别方法是根据核信号的存在时间进行判别，当检测到核信号存在的时间超过正常的时间之后，数字处理模块自动识别为堆积信号，将识别出的堆积信号丢弃。5.根据权利要求1所述的多模式快速核素检测系统，其特征在于，数字处理模块采用第一种方式来对由于数字处理模块中算法带来的基线偏移数据进行消除处理：首先在数字处理模块中的算法处理前，设置两个核脉冲采集信号存储单元分别用于存储单个脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛德青，廖鹏，张锐，韩强，杨超，侯鑫，何建超，印茂伟，
申请(专利权)人：绵阳市维博电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51