一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，包括集成于FPGA中的主控模块、信号发生模块、脉宽测量模块，脉宽甄别模块和计数输出模块；所述信号发生模块和所述脉宽测量分别与所述脉宽甄别模块电连接，所述脉宽甄别模块与所述计数输出模块电连接；所述主控模块分别与所述信号发生模块、所述脉宽测量模块、所述脉宽甄别模块和所述计数输出模块电连接；本发明专利技术对采用相对阈值脉宽生成核辐射能谱，能够排除器件温度漂移及计数率变化带来的基线漂移引起的计数变化误差。基线漂移引起的计数变化误差。基线漂移引起的计数变化误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统


[0001]本专利技术涉及脉冲信号
，更具体的说是涉及一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统。

技术介绍

[0002]在核辐射信号探测中，探测器、放大器的温度特性，高压电源的稳定性以及由核辐射信号计数率变化引起的极限漂移等都会影探测器的输出脉冲幅度，引起能谱峰位的漂移，为获得准确计数，经常需要用到稳峰电路。典型的稳峰电路使用3
‑
4个比较器，将谱峰分为上半峰和下半峰，将其计数差值作为矫正信号，来调整一个反馈自稳系统，使峰位漂移大为减少，计数率测量值更加准确。
[0003]如果系统中探测器较多或应用探测器阵列，每个探测器都需要一个稳峰电路及相应的反馈自稳系统，导致整个系统过于复杂，体积和功耗也不可接受，如采用能谱测量方式甄别出相应核辐射信号，则系统会更为昂贵繁杂。
[0004]因此，如何减少外围元器件数量，提供一种体积小、功耗低的基于FPGA的多路自稳峰电路是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，对采用相对阈值脉宽生成核辐射能谱，能够排除器件温度漂移及计数率变化带来的基线漂移引起的计数变化误差。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，包括主控模块、信号发生模块、脉宽测量模块，脉宽甄别模块和计数输出模块，均集成于FPGA中；
[0008]所述信号发生模块和所述脉宽测量分别与所述脉宽甄别模块电连接，所述脉宽甄别模块与所述计数输出模块电连接；所述主控模块分别与所述信号发生模块、所述脉宽测量模块、所述脉宽甄别模块和所述计数输出模块电连接。
[0009]进一步的，所述信号发生模块用于产生基准采样脉冲信号；
[0010]所述脉宽测量模块用于接收经电压比较器处理后的核辐射探测脉冲信号，以基准采样信号测量脉冲信号高电平持续时间，得到相对阈值脉宽值；
[0011]所述脉宽甄别模块用于根据所述相对阈值脉宽计算探测脉宽信号幅值，通过累积计算得到核辐射能谱；并在所述核辐射能谱中获取核辐射光电峰，并根据半峰宽度确认各个核辐射光电峰所对应的低脉宽值和高脉宽值；并据此对由各种原因造成的能谱漂移进行调整，实现对峰位漂移的内部跟踪调整，锁定辐射信号光电峰；
[0012]计数输出模块，用于累计相对阈值脉宽位于低脉宽值和高脉宽值之间的探测脉冲幅值信号的个数，得到最终的光电峰计数。
[0013]进一步的，所述FPGA主控模块控制整体逻辑，应用测得的相对阈值脉宽，计算得到
核辐射光电峰所对应的低脉宽值和高脉宽值。
[0014]进一步的，根据所述相对阈值脉宽计算脉宽信号幅值具体为：
[0015][0016]其中，V
Y
为所述选择阈值电压，V0为探测脉宽信号幅值，t
Y
为信号高电平持续时间，即所述相对阈值脉宽。
[0017]进一步的，所述脉宽测量模块包括多个信号输入接口，用于获取多路所述核辐射探测脉冲信号。
[0018]进一步的，所述脉宽甄别模块包括多个甄别子模块，用于对相应各个所述信号输入接口接收的所述脉冲信号进行脉宽甄别。
[0019]进一步的，所述计数输出模块包括一个或多个输出端口所述输出端口为USART或SPI。
[0020]进一步的，还包括箱体，所述箱体顶端设置有母座和电源插座，所述箱体的正面设置有信号输入接口、电源开关和运行指示灯。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，实现了核辐射探测器阵列输出信号排除温度漂移、基线漂移等干扰因素，获取准确的核辐射光电峰计数，提升探测系统的稳定性核灵敏度。本专利技术应用FPGA的并行能力，可同时接入多路信号，每路核辐射信号只需一个比较器电路，在FPGA内部并行完成多路信号的TDC脉宽测量、光电峰位判断、高低脉宽值调整和计数输出等功能，相对典型稳峰电路，每路节省2
‑
3个比较器及反馈调整电路，相对于探测器阵列，大幅减少了元器件数量，节省仪器空间，并降低了能耗。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1附图为本专利技术实施例提供的一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统结构示意图；
[0025]图2附图为本专利技术实施例中提供的箱体结构示意。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术实施例公开了一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，包括集成于FPGA中的主控模块、信号发生模块、脉宽测量模块，脉宽甄别模块和计数输出模块；
[0028]信号发生模块和脉宽测量分别与脉宽甄别模块电连接，脉宽甄别模块与计数输出模块电连接；主控模块分别与信号发生模块、脉宽测量模块、脉宽甄别模块和计数输出模块电连接。
[0029]在一种实施例中，信号发生模块用于产生基准采样脉冲信号；
[0030]脉宽测量模块用于接收经电压比较器处理后的核辐射探测脉冲信号，以基准采样信号测量脉冲信号高电平持续时间，得到相对阈值脉宽值；
[0031]脉宽甄别模块用于根据相对阈值脉宽计算探测脉宽信号幅值，通过累积计算得到核辐射能谱；并在核辐射能谱中获取核辐射光电峰，并根据半峰宽度确认各个核辐射光电峰所对应的低脉宽值和高脉宽值；
[0032]计数输出模块，用于累计相对阈值脉宽位于低脉宽值和高脉宽值之间的探测脉冲幅值信号的个数，得到最终的光电峰计数。
[0033]在一种实施例中，脉宽测量模块基于TDC时间数字转换依据基准方波信号测量核辐射信号相对阈值脉宽值。
[0034]在一种实施例中，相对阈值脉宽的计算式为：
[0035][0036]其中，V
Y
为选择阈值电压，V0为选择电压幅值，即基准脉冲信号幅值；t
Y
为探测脉冲信号幅值。电路参数确定后，τ和V
Y
都为固定值，因此，固定阈值脉宽t
Y
同脉冲信号幅值V0的对数值成线性关系。
[0037]因此，测量脉冲信号的固定阈值脉宽，就可以对应相应的脉冲幅值，脉宽越宽，脉冲信号幅值越大，相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，其特征在于，包括主控模块、信号发生模块、脉宽测量模块，脉宽甄别模块和计数输出模块，均集成于FPGA中；所述信号发生模块和所述脉宽测量分别与所述脉宽甄别模块电连接，所述脉宽甄别模块与所述计数输出模块电连接；所述主控模块分别与所述信号发生模块、所述脉宽测量模块、所述脉宽甄别模块和所述计数输出模块电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，其特征在于，所述信号发生模块用于产生基准采样脉冲信号；所述脉宽测量模块用于接收经电压比较器处理后的核辐射探测脉冲信号，以基准采样信号测量脉冲信号高电平持续时间，得到相对阈值脉宽值；所述脉宽甄别模块用于根据所述相对阈值脉宽计算探测脉宽信号幅值，通过累积计算得到核辐射能谱；并在所述核辐射能谱中获取核辐射光电峰，并根据半峰宽度确认各个核辐射光电峰所对应的低脉宽值和高脉宽值；计数输出模块，用于累计相对阈值脉宽位于低脉宽值和高脉宽值之间的探测脉冲幅值信号的个数，得到最终的光电峰计数。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的脉冲信号自稳峰核辐射探测系统，其特征在于，所述FPGA主控模块控制整体逻辑，应用测得的相对阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大战，赵弘韬，李岩，李钢，杨斌，闫海霞，高玮晨，周冬亮，
申请(专利权)人：黑龙江省原子能研究院，
类型：发明
国别省市：