[发明专利]用于飞行时间测量系统的重合信号产生方法和系统

说明书

本发明公开了一种用于飞行时间测量系统的重合信号产生方法，包括以下步骤：通过延时锁相环产生多路精确同步脉冲信号；将多路精确同步脉冲信号和外部随机脉冲信号输入精确触发电路，以产生同步于多路精确同步脉冲信号的第一信号；将外部随机脉冲信号输入精确延时电路以产生与第一信号具有相同延时的第二信号；以及通过第一信号与第二信号的时间差来计算外部脉冲随机信号的产生时间。通过本发明可以产生随机脉冲信号的高精度重合信号第二信号和第一信号，实现对于随机脉冲信号产生时间的精确测量。

技术领域

本发明涉及飞行时间测量系统(Time of fly，TOF)技术领域，尤其涉及一种用于飞行时间测量系统的重合信号产生方法和系统。

背景技术

TOF系统测量随机信号的发生时间，利用输入信号与输出信号的传输时间的变化来进行位置测量，常被用于高能物理装置、医学和工业成像以及精确测距等领域。近年来，随着闪烁晶体、光电探测器和快电子学的发展，TOF技术重新获得重视并快速发展。TOF系统的采用使得高分辨率正电子发射断层扫描仪(Positron Emission Tomography，PET)得到了快速发展，为高分辨率的商用PET设备提供了核心技术支撑。TOF系统的应用前景得到了核医学成像研究组织和仪器制造商的高度重视。目前，飞利浦公司、西门子公司和通用电气公司等PET设备生产厂商己经逐步将TOF系统应用到新型高分辨率PET设备的研制中。

TOF系统包括前端光学晶体、光电转换器、高速重合信号检测电路(FastCoincidence Detection，FCD)和时间-数字化转换器(Time-to-Digital Converter，TDC)等多个部分。光学晶体和光电转换器的时间测量精度受到材料特性和加工方法的制约。但是在FCD和TDC电路中，可以通过采用高时间分辨率的电路设计方法达到有效提高系统测量精度的目的。

在TOF系统中，FCD电路检测由光子产生的随机电脉冲并产生重合信号(Coincidence signal)，触发TDC电路实现对输入随机信号时间的精确测量。但是，目前在FCD电路中普遍采用的采样、量化方法破坏了随机脉冲发生的时间信息，并且结构复杂，带来噪声、失配等问题，影响了TOF系统时间分辨率的提高。

现有技术中，TOF对接收到的随机时间信号边沿重合度进行检测、量化时，由于噪声、失配等影响造成严重的检测误差，降低了系统的时间分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于飞行时间测量系统的重合信号产生方法和系统以解决现有技术中，TOF对接收到的随机时间信号边沿重合度进行检测、量化时，由于噪声、失配等影响造成的严重检测误差和降低的系统时间分辨率等问题。

本发明为了解决上述技术问题，采用的技术方案是：一种用于飞行时间测量系统的重合信号产生方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过延时锁相环产生多路精确同步脉冲信号；

步骤S2：将所述多路精确同步脉冲信号和外部随机脉冲信号输入精确触发电路，以产生同步于所述多路精确同步脉冲信号的第一信号；

步骤S3：将所述外部随机脉冲信号输入精确延时电路以产生与所述第一信号具有相同延时的第二信号；以及

步骤S4：通过所述第一信号与所述第二信号的时间差来计算所述外部脉冲随机信号的产生时间。

优选地，所述步骤S2包括：

步骤S21：将所述多路精确同步脉冲信号和所述外部随机脉冲信号接入所述精确触发电路的多个DFF触发器，通过所述多个DFF触发器产生多个精确触发信号；以及

步骤S22：将所述多个精确触发信号输入第一或门以产生所述第一信号。。

优选地，所述多路精确同步脉冲信号接入所述多个DFF触发器的时钟输入端，所述外部随机脉冲信号接入所述多个DFF触发器的数据输入端。