探测器信号的测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种探测器信号的测试系统及方法，该系统包括：探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号；控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。本发明专利技术结构简单、设计难度小、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及探测器测试
，尤其涉及一种。
技术介绍
在高能物理学领域，主要研究对象是X/ Y射线、各种微观粒子等，主要方法是研制相应的探测器进行探测实验，例如气体探测器、闪烁体探测器、半导体探测器等。为保证实验结果可信可靠，需要设计相应的标定测试系统和标定测试方法对这些探测器的性能进行标定，例如对探测器系统输出信号峰值、噪声阈值、能量响应等性能进行标定。在高能物理探测实验中，通常入射粒子的能量信息是最为关心的，也就是通常需要测试探测器的输出信号幅度，通常的做法是用高精度A/D转换器直接测试探测器输出的能谱，对一些高速、窄脉冲的探测器输出信号，更需要高速高精度的A/D转换器。近年来还发展出直接使用Flash ADC来实现对探测器输出信号进行全波形采样，然后离线获得能谱的方法。一方面，高精度、高速的A/D转换器价格非常昂贵，高性能的Flash ADC则更加昂贵。另一方面，高精度、高速的A/D转换器或 者Flash ADC需要设计相对比较复杂的外围电路和数据读出系统来保证高采样率和高精度以及数据的及时读出，这就增加了测试系统的复杂性和难度。因此，这种方式搭建的探测器测试标定系统虽然比较直观，但是造价高、难度大、整个系统也比较庞大。此外，随着技术的发展和科学研究的需要，空间探测技术近年来发展迅速，越来越多航天器需要安装相应的探测器来实现在外太空观察各类目标，例如，太空天文望远镜则需要安装各类探测器来观测来自宇宙空间的各类射线，完成成像或者测试分析功能。由于在地球外太空存在着很多高能宇宙射线，例如电子、质子等各类高能带电粒子。这些高能带电粒子会对航天器上各类设备的功能和性能造成不良影响，严重的可能会导致部分设备失效。为了避免此类情况的发生，航天器上往往安装一个或多个全天候的粒子监测器，用于实时观测航天器运行轨道附近的高能带电粒子通量，如果发现带电粒子过多则发出预警信号通知航天器上敏感设备停止工作，进入保护模式，等待带电粒子通量降低到一定程度之后，再通知其他部分重新进入正常工作模式。为达到此目的，必须要对粒子监测器的噪声阈值进行标定，如果阈值设置过低，则会将较多的噪声信号误认为是有效信号而误报警，如果阈值设置过高，则会将有效信号误认为是噪声而漏报警，这都不是我们希望看到的结果。另外，探测器在地球外空间很容易受到各类环境因素的影响，例如温度剧烈变化、带电粒子的轰击、老化等等，探测器的性能也会随之变化。这就需要能够对探测器进行不定时的在轨测试和标定工作，以便于及时修正探测器系统，从而保证整个系统工作正常。如果将前述探测器测试和标定系统应用到航天器上，则面临造价高、设计难度大、维护困难等诸多缺点。综上所述，现有的探测器测试和标定系统虽然依赖于高性能的A/D转换器可以完成测试标定任务，但是存在系统复杂、造价高、技术难度大，且不适合用于航天器在轨测试标定等诸多缺点。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术提供一种，用以解决现有技术存在的系统复杂、造价高、技术难度大，且不适合用于航天器在轨测试标定等诸多问题中的一种或多种。一方面，本专利技术提供了探测器信号的测试系统包括:探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号；控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和 /或噪声阈值。另一方面，本专利技术还提供了一种探测器信号的测试方法，包括:根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；根据所述数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。本专利技术提供的技术方案将探测器输出的模拟脉冲信号转换为数字信号进行后续的测试处理，由此提高测试的方便性和准确性，降低成本，且系统结构简单，设计难度小，可以适用于地面或者航天器在轨运行期间的探测器测试和/或标定工作。附图说明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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的系统实施例的原理框图；图2为本专利技术的系统实施例在设定参考电平阈值时利用迭代法测试信号峰值的坐标图；图3为本专利技术的系统实施例统计计数率测试噪声阈值的坐标图；图4为本专利技术的方法实施例的流程图。附图标记:1-探测器2-探测器信号处理模块21-比较器22-D/A转换器3-脉冲信息采集模块31-计数器32-脉冲信息输出单元33-高频时钟4-控制模块41-控制指令接口 42-数据接口S1-S3-信号D-过阈触发点。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。如图1所示，本专利技术的探测器信号的测试系统实施例主要包括探测器信号处理模块2、脉冲信息采集模块3和控制模块4。探测器信号处理模块2用于根据 探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号。脉冲信息采集模块3与所述探测器信号处理模块2的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号。控制模块4分别与所述探测器信号处理模块2和脉冲信息采集模块3连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。上述技术方案中，探测器信号处理模块2与探测器I的输出端直接连接，利用一参考电平阈值，对探测器I的输出信号进行过阈甄别处理，在该输出信号高于该参考电平阈值时，输出过阈数字脉冲信号。探测器I输出的信号一般为模拟脉冲信号(如图2所示)，现有技术都是采用A/D转换器来对此模拟脉冲信号进行测试，与现有技术不同的是，图1所示的实施例是将探测器输出的模拟脉冲信号转换为数字信号进行后续的测试处理，由此提高测试的方便性和准确性，降低成本。可选地，探测器信号处理模块2包括一个比较器21和一个D/A转换器22。比较器，用于将探测器输出的模拟脉冲信号转换为具有预定宽度的数字脉冲信号，其待测信号输入端用于接收探测器的模拟脉冲信号。D/A转换器，用于输出所述参考电平阈值。D/A转换器22的输出端连接比较器21的参考电平阈值输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测器信号的测试系统，其特征在于，包括：探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号；控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

【技术特征摘要】
1.一种探测器信号的测试系统，其特征在于，包括: 探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号； 脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号； 控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。2.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述探测器信号处理模块包括: 比较器，用于将探测器输出的模拟脉冲信号转换为具有预定宽度的数字脉冲信号，其待测信号输入端用于接收探测器的模拟脉冲信号； D/A转换器，用于输出所述参考电平阈值，其输出端连接所述比较器的参考电平阈值输入端以提供所述参考电平阈值，其控制端与所述控制模块连接。3.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述脉冲信息采集模块包括: 高频时钟，用于输出高频时钟信号； 计数器，分别与所述探测器信号处理模块的输出端和所述高频时钟连接； 脉冲信息输出单元，与所述计数器连接，用于获取每一个所述过阈数字脉冲信号的标志信息和宽度信息； 其中，所述计数器在输入所述过阈数字脉冲信号的上升沿对所述高频时钟开始从零计数，在输入所述过阈数字脉冲信号的下降沿停止计数，计数值为所述过阈数字脉冲信号的宽度信息。4.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述控制模块包括: 控制指令接口，用于向所述控制模块输入各种指令； 数据接口，用于记录每个所述参考电平阈值处的计数...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建领，刘聪展，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：