【技术实现步骤摘要】
本申请涉及信息处理领域，尤其涉及一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理系统及方法。
技术介绍
1、宇宙射线缪子是由来自太空的高能宇宙射线与大气层相互作用产生的次级射线粒子，具有能域宽、穿透性强等特点。将宇宙射线缪子作为射线源，其穿透特定大型目标物时，会发生多重库伦散射或能量损失，通过探测与目标物作用后的缪子，可以实现目标物的无损成像。缪子技术的发展，诞生了一大批种类各异的缪子探测器，为缪子探测应用提供了多种可行的技术手段。
2、目前，在地球物理探测领域使用的缪子探测器分为塑料闪烁体探测器、气体探测器以及核乳胶探测器三种。其中，塑料闪烁体探测器相较于其他探测器，有着制作简便、发光衰减时间短、透明度高、性能稳定以及耐辐射性能好等优点。
3、塑料闪烁体探测器工作原理为：首先由闪烁体吸收接受到的缪子，并将其转化为光子。其次，光子被闪烁体内嵌入光纤收集，接着连接在光纤末端的siliconphotomultiplier(sipm，硅光电倍增管)将接收的光子转变为电信号，最后通过分析缪子信号所得数据进行成像等操作。其中，sipm具有温度特性以及噪声干扰等特征，并且其输出为脉冲形式，所附带的时间信息与电压信息并不能直接通过pc端处理。
4、因此，需要一个前端sipm读出与处理系统，进行时间戳的生成以及模拟信号的读出。
5、目前的sipm读出与处理系统大多存在功能不完善、处理效率低下等问题。此外，在目前现有的单层处理系统中，在对事件触发后进行模拟信号读出时，会停止对事件的再次触发，这会错过一
6、即，常规的单层处理系统无法有效地生成时间戳和电压值数据，并且无法有效地对错过缪子事件进行记录与处理。
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决常规的单层处理系统无法有效地生成时间戳和电压值数据，并且无法有效地对错过缪子事件进行记录与处理的技术问题，提供一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理系统。
2、本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、所述系统包括：主层子系统以及至少一个的辅助层子系统；
4、所述主层子系统分别连接各个所述辅助层子系统；
5、所述主层子系统用于读出硅光电倍增管sipm转换的电信号的电压值与处理所述硅光电倍增管sipm转换的电信号生成信号时间戳，发送所述电压值以及所述信号时间戳至pc端；
6、所述辅助层子系统用于对所述主层子系统错过的缪子事件进行读取并处理，生成错过的缪子事件的所述信号时间戳以及所述电压值，发送所述信号时间戳以及所述电压值至所述主层子系统。
7、可选的，所述主层子系统包括：信号预处理模块、鉴别模块、触发模块、第一时间戳生成模块、第一保持模块、第一ad转换模块、数据存储模块、控制模块以及通信模块；
8、所述信号预处理模块对输入的硅光电倍增管sipm转换的电信号进行处理，输出预处理后的信号至所述鉴别模块以及所述第一保持模块；
9、所述鉴别模块对输入的信号进行鉴别，设置阈值电压，输出重合信号至所述触发模块；
10、所述触发模块对输入的信号进行触发，产生触发信号并输出至所述第一时间戳生成模块以及所述控制模块；
11、所述第一时间戳生成模块接收所述控制模块的时间戳生成指令，生成信号时间戳，并将所述信号时间戳发送至所述数据存储模块；
12、所述第一保持模块接收所述模拟信号，进行保持处理；
13、所述第一ad转换模块接收所述控制模块发送的模拟信号读出指令，对所述第一保持模块保存的模拟信号进行ad转换，生成数字信号，并发送所述数字信号至所述数据存储模块中；
14、所述控制模块接收到所述触发信号时，发送所述模拟信号读出指令至所述第一ad转换模块，发送所述时间戳生成指令至所述第一时间戳生成模块；
15、所述数据存储模块通过所述通信模块将所述数据存储模块中的数据发送到pc端。
16、可选的，所述主层子系统还包括温度补偿模块；
17、所述温度模块用于对sipm进行温度补偿，减小由增益变化以及暗计数引起的误差。
18、可选的，所述辅助层子系统包括：第二时间戳生成模块、第二保持模块以及第二ad转换模块；
19、所述辅助层子系统中的第二时间戳生成模块接收所述触发模块传输的触发信号以及所述控制模块的时间戳生成指，生成信号时间戳，并将所述信号时间戳发送至所述数据存储模块；
20、所述辅助层子系统中的第二保持模块用于接收所述控制模块生成的模拟信号读出指令以及所述信号预处理模块预处理后的模拟信号；
21、所述辅助层子系统中的第二ad转换模块对所述辅助层子系统中的第二保持模块传输的模拟信号进行ad转换，生成数字信号，并发送所述数字信号至所述数据存储模块中。
22、可选的，所述信号预处理模块包括：信号放大子模块以及整形子模块；
23、所述信号放大子模块通过电荷放大器对所述模拟信号进行放大；
24、所述整形子模块通过施密特触发器对所述模拟信号波形进行整形处理。
25、可选的，所述鉴别模块通过预设数量的逻辑与门与所述触发模块连接。
26、一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理方法，所述方法包括：
27、主层子系统获取硅光电倍增管sipm转换的电信号，对硅光电倍增管sipm转换的电信号进行处理与读取操作，生成信号时间戳以及电压值并发送至pc端；
28、辅助层子系统对所述主层子系统错过的缪子事件进行读取并处理，生成错过的缪子事件的所述信号时间戳以及所述电压值，发送所述信号时间戳以及所述电压值至所述主层子系统。
29、可选的，主层子系统对错过的缪子事件进行预处理操作，通过鉴别模块对预处理后的硅光电倍增管sipm转换的电信号进行鉴并发送至触发模块；所述触发模块响应并记录错过的缪子事件但不进行主层子系统的触发；所述触发模块发送触发信号至控制模块；所述控制模块调用空闲的辅助层子系统进行错过的缪子事件的信号时间戳生成以及电压值的读出；将所述信号时间戳与所述电压值同时发送至主层子系统进行数据存储与通信。
30、本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
31、通过预处理后的模拟信号，生成信号时间戳并保存至数据存储模块中并读出模拟信号并保存至数据存储模块中；在读出模拟信号的模数转换过程中，通过控制模块通过调用辅助层子系统对错过的缪子事件进行处理，并将处理后的缪子事件保存至数据存储模块中；通过通信模块将数据存储模块中的数据发送到pc端。将系统的读出与处理功能进行模块化，在有效读出与处理sipm输出信号所附带的时间数据与电压数据的同时，也能利用多层处理系统中的辅助层子系统对错过的缪子事件进行处理，得到密度更紧密，精度更准确的数据信息。
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1.一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述系统包括：主层子系统以及至少一个的辅助层子系统；
2.如权利要求1的一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述主层子系统包括：信号预处理模块、鉴别模块、触发模块、第一时间戳生成模块、第一保持模块、第一AD转换模块、数据存储模块、控制模块以及通信模块；
3.如权利要求2的一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述主层子系统还包括温度补偿模块；
4.如权利要求2的一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述辅助层子系统包括：第二时间戳生成模块、第二保持模块以及第二AD转换模块；
5.如权利要求2的一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述信号预处理模块包括：信号放大子模块以及整形子模块；
6.如权利要求2的一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述鉴别模块通过预设数量的逻辑与门与所述触发模块连接。
7.一种缪子探测系
8.如权利要求7的一种缪子探测系统前端SiPM信号读出与多层处理系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述系统包括：主层子系统以及至少一个的辅助层子系统；
2.如权利要求1的一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述主层子系统包括：信号预处理模块、鉴别模块、触发模块、第一时间戳生成模块、第一保持模块、第一ad转换模块、数据存储模块、控制模块以及通信模块；
3.如权利要求2的一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理系统，其特征在于，所述主层子系统还包括温度补偿模块；
4.如权利要求2的一种缪子探测系统前端sipm信号读出与多层处理系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛健，彭磊，胡祥云，杨志锐，董浩斌，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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