[发明专利]便携式伽玛能谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据测量仪器，特别涉及一种便携式伽玛能谱仪。

背景技术

70年代中期，以数字集成电路和微处理器为基础的数字多道能谱分析仪问世。在其推广使用中，使用者对其进行了不断地改进。80年代初，基于单片机构建的谱仪系统被推出，如的FD-3022，其缺点是测量道数少，不能实时显示谱线和进行大型数据运算。90年代，再次提出基于笔记本构建的谱仪系统。如轻便型X荧光仪，采用了多道脉冲幅度分析器，测量道数为1024、2048道，具有很强的处理数据和实时显示谱线的能力，但整机功耗大(一般大于10W)，难以集成为专用仪器，不适于野外测量。21世纪初，又再次提出了基于嵌入式微机构建的谱仪系统。如成都理工大学研制的能谱仪，采用了x386为CPU的PC104模块，编制了以DOS为平台的应用软件，能够进行多道测量，功耗低，同样具有很强的处理数据能力，但仪器集成都也不够高，仪器体积相对较大，野外测量不是很方便，仪器通讯采用的是串口，不能满足当今数据传输要求。

因此，在技术快速发展的今天，目前的伽玛能谱仪并不能满足现有的需求。目前的伽玛能谱仪普遍存在的整机功耗大、仪器体积大，不适于野外测量的特征。伽玛能谱测量探头与主机之间主要采用串口或USB通讯，这两种通讯方式必须要有线缆进行物理连接，在野外复杂的食用菌环境中，线缆极易出现接触不了、线缆短接等故障。并且目前伽玛能谱仪的处理软件功能仅有数据采集、显示和存储等基本功能，无法满足现在技术人员的需要。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种便携式伽玛能谱仪，其极大的提高仪器集成度，降低了仪器主机体积、重量；并极大的降低了仪器功耗。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种便携式伽玛能谱仪，该便携式伽玛能谱仪包括前置放大器、模拟电路部分、数字电路部分、主机；

前置放大器为高信噪比放大器，对信号进行放大处理；

模拟电路部分包括主放大器和信号调整电路，对前置放大器输出信号进行再次处理；

数字电路部分则包括ADC模块、数字滤波模块、无线通讯模块，通过ADC模块确保信号输出时间为微秒级，而数字滤波模块则对ADC模块输出信号进行滤波、数字甄别处理，最后由无线通讯模块将信号传送给主机；

主机上有具可视化界面和图形化功能的数据处理软件。

其中，ADC模块为QMCA4001-50N；而数字滤波模块包括低功耗CPLD和低功耗ARM芯片，通过CPLD实现数字滤波、数字甄别功能，从而减少电路复杂程度，通过ARM芯片实现谱线采集和无线蓝牙传输控制功能，作为优选无线通讯模块采用蓝牙通讯模块；主机上的数据处理软件采用反卷积分算法实现谱线的解析，实现自动的核素识别功能，从而方便用户使用。

本发明的有益效果是：集成度高，大大降低仪器体积和重量，且采用低功耗元件降低了仪器功耗，同时使用蓝牙通讯模块使得仪器的数据传输更为方便简洁，最后在主机上使用具备可视化操作界面和图形化功能的处理软件，并采用反卷积分算法实现谱线的解析，实现核素的自动识别功能，从而方便用户的使用。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为数字滤波模块结构框图。

具体实施方式

为了使本发明更容易被理解，下面结合附图和具体实施方式对本发明做更详细说明。

参阅图1、图2，一种便携式伽玛能谱仪，该便携式伽玛能谱仪包括前置放大器、模拟电路部分、数字电路部分、主机。

其中，前置放大器采用高性噪比放大器，对探测到的信号做放大处理。

模拟电路部分则包括主放大器和信号调整电路，对经前置放大器放大处理后信号再次进行处理。

数字电路部分包括ADC模块、数字滤波模块、无线通讯模块，采用积分式高速ADC模块QMCA4001-50N实现输出信号时间为us级时间，通过对周边电路的设计，保证数据的采集速度和精度。数字滤波模块则包括低功耗CPLD和低功耗的ARM芯片。在CPLD中实现数字滤波、数字甄别等功能，减少了电路的复杂程度；ARM芯片实现谱线采集和无线蓝牙传输控制等功能；同时采用ARM芯片对数据采集时间、存储、参数设置等功能进行控制。

而无线通讯模块采用蓝牙通讯模块，通过模块进行底层编程，实现与主机的数据通讯，主机通过内置的处理管理软件，实现数据的传输、存储等功能。

主机上的处理软件包括数据采集和分析功能，采用VC++软件编写，具有图形化和可视化的功能。在软件中采用反卷积算法实现谱线的解析，并实现自动的核素识别等功能，方便用户使用。

本发明，极大的提高仪器集成度，降低仪器主机体积，使主机重量低于400g；而功耗控制上：对于正常工作的谱仪，不包括显示器，其功耗控制在300mW以内；另外，处理软件中的谱线解析算法的采用国际先进数学方法。通过解谱，能够有效的区分0.661MeV(¹³⁷Cs)和0.609MeV(²¹⁴Bi)特征射线能量(对于¹³⁷Cs(0.661MeV)能量分辨率为8％)，其最大计数率：对于137Cs达到1M/s；仪器道数：256、512、1024、2048可选。