[发明专利]一种简易差分电路下的多道脉冲幅度分析器

说明书

技术领域

本发明公开了一种简易差分电路下的多道脉冲幅度分析器，属于信号处理技术领域。 

背景技术

多道脉冲幅度分析仪和射线能谱仪是核监测与和技术应用中常用的仪器。20世纪90年代国外就已经推出了基于高速核脉冲波形采样和数字滤波成型技术的新型多道能谱仪，使数字化成为脉冲能谱仪发展的重要方向。国内谱仪技术多年来一直停留在模拟技术水平上，数字化能谱测量技术仍处于方法研究阶段。为了满足不断增长的高性能能谱仪需求，迫切需要研制一种数字化γ能谱仪。通过核脉冲分析仪显示在显示器上的核能谱帮助人们了解核物质的放射性的程度。 

国内很大一部分学者采用核谱仪模拟电路的方式实现脉冲堆积的处理。由于整个过程都是由模拟电路来实现，所以一直受到多种不利因素的困扰：模拟滤波成形电路有限的处理能力达不到最佳滤波的要求;模拟系统在高计数率下能量分辨率显着下降，脉冲通过率低;模拟电路固有的温漂和不易调整等特点，导致系统的稳定性、线性及对不同应用的适应性不高;在脉冲波形识别、电荷俘获效应校正等更复杂的应用场合模拟系统无法胜任。 

相比来看，数字脉冲幅度分析系统的性能显着优于模拟脉冲分析器。但现有的数字分析器也存在很多问题，系统的稳定性和可靠性仍然需要提高，处理速度、分辨能力也需要提高。 

专利号为CN1547041A，专利名称为一种双增益多道脉冲幅度分析的方法，该专利针对现有技术中的信号精度和信号干扰进行了改进，但是该专利改进的效果并不是非常的大，且系统的稳定性并没有得到很大改善，仍存在一定的问题。 

专利号为CN203705369U，专利名称为液体安检仪多道脉冲幅度分析器，该专利指出了现有技术的现有技术为了追求道数而增加了硬件电路的复杂度，从而导致一味的追求性能而导致并不实用的问题，该专利对该问题进行了相应的改善，但是该分析器的稳定性没有改进，其硬件结构决定了该专利的处理速度和效率不够高。 

综上所述，针对多道脉冲幅度分析技术，现有技术仍然存在很多问题，尤其在滤除噪声、处理速度、脉冲分辨能力上仍未得到解决。同时，缺少一种结构简单低功耗的简易差分电路，作为脉冲幅度分析仪器的组成部分。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种简易差分电路下的多道脉冲幅度分析器，提高了系统的稳定性与可靠性;可以利用数字信号处理方法针对输入噪声特点实现优化设计，达到最佳或准最佳滤波效果;处理速度快，反堆积能力强，相同能量分辨率下脉冲通过率更高；参数由程序控制，调整方便、简单。 

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 

一种简易差分电路下的多道脉冲幅度分析器，包括探测器、调理电路、单端转差分电路、高速ADC、简易差分电路、FPGA、低电压差分数据接口、数据处理终端；

所述探测器、调理电路、单端转差分电路、高速ADC、FPGA和数据处理终端依次相连，所述高速ADC还与简易差分电路相连；所述FPGA还与低电压差分数据接口相连；

所述FPGA内部设有数据缓冲模块、数字核脉冲处理模块、S形加减速模块、数字积分插补模块、梯形加减速模块，数据缓冲模块、数字核脉冲处理模块、数字积分插补模块、梯形加减速模块依次相连，所述数字积分插补模块还与S形加减速模块相连接；

所述探测器输出的核脉冲信号经过调理电路进行调理后，经过单端转差分电路，由采样率为65MHz的高速ADC经由FPGA的控制下进行模数转换，将核脉冲转换为数字信号，转换为数字信号的核脉冲信号经过FPGA内部的数字核脉冲处理模块、S形加减速模块、数字积分插补模块、梯形加减速模块的依次处理后发送到数据处理终端；

所述简易差分电路包括比较器和第一至第四电阻，其中，输入电压的正极和第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端分别和第二电阻的一端、比较器的正输入端相连接，第二电阻的另一端分别和比较器的正输出端、输出电压的负极相连接，输入电压的负极和第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端分别和第四电阻的一端、比较器的负输入端相连接，第四电阻的另一端分别和比较器的负输出端、输出电压的正极相连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述低电压差分数据接口型号为LVDS或RS485。 

作为本发明的进一步优化方案，所述FPGA通过485接口与数据处理终端相连。 

作为本发明的进一步优化方案，所述FPGA的芯片型号为EP3C40。 

作为本发明的进一步优化方案，还包括电源模块，所述电源模块为现行稳压电源或开关稳压电源。