一种高效的闪烁晶体性能测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高效的闪烁晶体性能测量装置及方法，其通过对闪烁晶体的波形信号进行波形参数测量，来达到闪烁晶体的性能测量目的，在波形参数测量过程中，利用ADC转换单元进行波形数字化，在测量控制单元的双阈甄别条件下,经过缓存和基线消除后,利用波形参数测量单元进行测量，而在波形参数测量单元测量的过程中，通过设置波形参数LUT控制单元对参数测量单元的控制方式，产生三种不同的工作模式，三种工作模式下RAM存储单元存储的数据分别为：原始采集波形的波形参数数据、经筛选后的波形参数数据、以及统计和分组后的波形参数数据，本发明专利技术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。

An efficient device and method for measuring the performance of scintillation crystal

【技术实现步骤摘要】
一种高效的闪烁晶体性能测量装置及方法
本专利技术涉及晶体测量
，具体涉及一种高效的闪烁晶体性能测量装置及方法。
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、通过采集卡+PC离线处理的方法。其中，示波器测量是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，但不便于报讯分析结果和指定分析算法。而通过采集卡+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。有鉴于此，本专利技术人针对上述闪烁晶体性能测量存在的诸多问题和缺陷而深入构思，进而开发出本专利技术。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高效的闪烁晶体性能测量方法，其通过多种参数组合和高低双阈方式对信号波形进行甄别，极大提高了测量效率。为实现上述方案，本专利技术采用的技术方案是：一种高效的闪烁晶体性能测量装置，其包括ADC转换单元、测量控制单元、缓存和预处理单元、波形参数测量单元、波形参数LUT控制单元、FIFO存储单元和RAM存储单元；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，并将转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元；所述缓存和预处理单元，在测量控制单元的基线阈值的控制下，接收ADC转换单元输出的数字信号，并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；所述测量控制单元，用于控制缓存和预处理单元以及波形参数测量单元的测量时间间隔以及设置数字化波形的筛选阈值，所述筛选阈值包括基线阈值、高阈值和低阈值；所述波形参数测量单元，在测量控制单元的高低阈值控制以及波形参数LUT控制单元的波形参数控制下，筛选缓存和预处理单元输出的两路波形信号，并测量出该波形信号的波形参数数据，所述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、半宽高和波形面积；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，并对满足时间阈值参数的波形参数进行统计分组以及进行反馈控制；所述FIFO存储单元，用于接收波形参数测量单元输出的参数数据和相应的数据包标识，并将参数数据和相应的数据包标识发送至波形参数LUT控制单元或者RAM存储单元；所述RAM存储单元，用于接收FIFO存储单元的波形参数数据或者波形参数LUT控制单元的波形参数数据，并在读出信号控制下将波形参数数据输出。所述所述ADC转换单元为高速高分辨率ADC并且工作在实时采集模式。所述缓存和预处理单元由触发器阵列组成，其深度大于波形的一半长度。所述测量控制单元包括配置寄存器、定时器以及数据包标识发生器，所述配置寄存器用于设置数字化波形的筛选阈值；所述定时器用于设置测量时间长度；数据包标识发生器则用于在波形参数测量单元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。所述配置寄存器由阈值寄存器一、阈值寄存器二和阈值寄存器三组成，其中，阈值寄存器一用于甄别波形信号中的基线，阈值寄存器二和阈值寄存器三分别用于甄别波形信号中的高低阈值。所述波形参数测量单元包括寄存器、比较器、计数器、差分器和积分器，所述寄存器由参数寄存器和缓存寄存器组成，缓存寄存器用于存储相邻多点波形数据；通过计数器以时钟周期为单位对波形的点数进行计数；通过比较器比较寄存器中得到的峰值点以及峰值点对应的点数，并记录在参数寄存器中，其中，峰值点为峰值高度，峰值点对应的点数为前沿时间长度；经过峰值点后继续计数直到波形结束，停止计数得到波形宽度，记录在参数寄存器中；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和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。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，用于对波形参数测量单元测量得到的参数数据进行甄别，通知控制波形参数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参数测量单元测量结果的频数，并根据频数控制波形参数测量单元进行波形甄别，并根据统计范围峰值范围进行反馈控制。一种高效的闪烁晶体性能测量方法，其采用如上所述的一种高效的闪烁晶体性能测量装置实现，具体如下：步骤1、获取代表闪烁晶体性能信息的模拟信号，并将其输入至ADC转换单元进行模数转换，得到闪烁晶体的数字化波形信号，并将该波形信号发送至缓存和预处理单元；步骤2、测量控制单元向缓存和预处理单元输出基线阈值和时间间隔，缓存和预处理单元在该基线阈值和时间间隔的控制下进行波形信号的极性判断和变换，输出消除基线的正极性信号至波形参数控制单元；步骤3、测量控制单元向波形参数测量单元输出高阈值、低阈值以及时间间隔信息；当波形参数LUT控制单元没有向波形参数测量单元输出时间阈值参数时，波形参数测量单元在高低阈值以及时间间隔的控制下，对消除基线的正极性信号进行甄别测量，获取波形参数，波形测量参数单元将该波形参数经由FIFO存储单元输送至RAM存储单元；当波形参数LUT控制单元向波形参数测量单元输出时间阈值参数时，波形参数测量单元在高低阈值、时间间隔以及时间阈值参数的控制下，对消除基线的正极性信号进行甄别测量，获取波形参数，波形参数测量单元经由FIFO存储单元将波形参数输送至RAM存储单元；当波形参数LUT控制单元向波形参数测量单元输出时间阈值参数以及波形峰值范围时，波形参数测量单元在高低阈值、时间间隔、时间阈值参数以及波形峰值范围的控制下，对消除基线的正极性信号进行甄别测量，获取波形参数，波形参数测量单元将该波形参数发送至FIFO存储单元进行缓存，FIFO存储单元将波形参数发送至波形参数LUT控制单元的波形参数LUT子单元中进行统计和分组，波形参数LUT控制单元将经统计和分组后的波形参数发送至RAM存储单元中。所述波形参数测量单元对闪烁晶体产生的波形信号的测量具体如下：波形测量单元利用计数器counter1测量出波形信号的峰值点的高度H，以及由峰值点对应的波形点数序列号Tm1，并存入参数寄存器中，其中，由峰值点对应的波形点数序列号Tm1即为波形信号的前沿时间长度；然后，以达到峰值点时刻为起点，通过另一计数器counter2定时，通过差分器对输入波形进行差分运算，当到达波形后沿时，记录该时刻的序列长度Tm2，并存入参数寄存器中，Tm2即为波形信号的后沿时间长度。当波形信号达到峰值点时，通过计数器counter1进行计数，一直到波形结束，即可得到波形宽度Tm3，将该波形宽度存入寄存器中。在计数器counter1进行计数的同时，利用累加器进行累加，得到波形面积，将该波形面积存入寄存器中。以峰值高度H的一半为参考值，用比较器通过比较器将该参考值与缓存和预处理单元中最后一级的波形进行比较，得到波形数据的半高宽长度Tm4，将该半高宽长度存入计数器中。采用上述方案后，本专利技术通过对闪烁晶体的波形信号进行波形参数测量，来达到闪烁晶体的性能测量目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效的闪烁晶体性能测量装置，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、波形参数测量单元、波形参数LUT控制单元、FIFO存储单元和RAM存储单元；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，并将转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元；所述缓存和预处理单元，在测量控制单元的基线阈值的控制下，接收ADC转换单元输出的数字信号，并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；所述测量控制单元，用于控制缓存和预处理单元以及波形参数测量单元的测量时间间隔以及设置数字化波形的筛选阈值，所述筛选阈值包括基线阈值、高阈值和低阈值；所述波形参数测量单元，在测量控制单元的高低阈值控制以及波形参数LUT控制单元的波形参数控制下，筛选缓存和预处理单元输出的两路波形信号，并测量出该波形信号的波形参数数据，所述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、半宽高和波形面积；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，并对满足时间阈值参数的波形参数进行统计分组以及进行反馈控制；所述FIFO存储单元，用于接收波形参数测量单元输出的参数数据和相应的数据包标识，并将参数数据和相应的数据包标识发送至波形参数LUT控制单元或者RAM存储单元；所述RAM存储单元，用于接收FIFO存储单元的波形参数数据或者波形参数LUT控制单元的波形参数数据，并在读出信号控制下将波形参数数据输出。...

【技术特征摘要】
2019.03.01 CN 20191015467691.一种高效的闪烁晶体性能测量装置，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、波形参数测量单元、波形参数LUT控制单元、FIFO存储单元和RAM存储单元；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，并将转换后的数字信号发送至缓存和预处理单元；所述缓存和预处理单元，在测量控制单元的基线阈值的控制下，接收ADC转换单元输出的数字信号，并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；所述测量控制单元，用于控制缓存和预处理单元以及波形参数测量单元的测量时间间隔以及设置数字化波形的筛选阈值，所述筛选阈值包括基线阈值、高阈值和低阈值；所述波形参数测量单元，在测量控制单元的高低阈值控制以及波形参数LUT控制单元的波形参数控制下，筛选缓存和预处理单元输出的两路波形信号，并测量出该波形信号的波形参数数据，所述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、半宽高和波形面积；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，并对满足时间阈值参数的波形参数进行统计分组以及进行反馈控制；所述FIFO存储单元，用于接收波形参数测量单元输出的参数数据和相应的数据包标识，并将参数数据和相应的数据包标识发送至波形参数LUT控制单元或者RAM存储单元；所述RAM存储单元，用于接收FIFO存储单元的波形参数数据或者波形参数LUT控制单元的波形参数数据，并在读出信号控制下将波形参数数据输出。2.根据权利要求1所述的一种高效的闪烁晶体性能测量装置，其特征在于：所述所述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2所述的一种高效的闪烁晶体性能测量装置，其特征在于：所述缓存和预处理单元由触发器阵列组成，其深度大于波形的一半长度。4.根据权利要求1所述的一种高效的闪烁晶体性能测量装置，其特征在于：所述测量控制单元包括配置寄存器、定时器以及数据包标识发生器，所述配置寄存器用于设置数字化波形的筛选阈值；所述定时器用于设置测量时间长度；数据包标识发生器则用于在波形参数测量单元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。5.根据权利要求4所述的一种高效的闪烁晶体性能测量装置，其特征在于：所述配置寄存器由阈值寄存器一、阈值寄存器二和阈值寄存器三组成，其中，阈值寄存器一用于甄别波形信号中的基线，阈值寄存器二和阈值寄存器三分别用于甄别波形信号中的高低阈值。6.根据权利要求1所述的一种高效的闪烁晶体性能测量装置，其特征在于：所述波形参数测量单元包括寄存器、比较器、计数器、差分器和积分器，所述寄存器由参数寄存器和缓存寄存器组成，缓存寄存器用于存储相邻多点波形数据；通过计数器以时钟周期为单位对波形的点数进行计数；通过比较器比较寄存器中得到的峰值点以及峰值点对应的点数，并记录在参数寄存器中，其中，峰值点为峰值高度，峰值点对应的点数为前沿时间长度；经过峰值点后继续计数直到波形结束，停止计数得到波形宽度，记录在参数寄存器中；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和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...

【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