[发明专利]基于迭代反馈的X射线精准调制装置及其控制方法

说明书

本发明提出一种基于迭代反馈的X射线精准调制装置及其控制方法，该装置包括：测量模块，用于实时测量X光管阳极附近的高速电流密度和X光管输出的X光子流密度；调控模块，用于将接收到的高速电流密度和X光子流密度与外部输入信号进行比较，以得到调控信号；反馈环路，用于将调控信号发送至X光管，以便X光管根据调控信号进行相应的反馈控制。本发明能够通过长短期迭代反馈实现高精确度的X射线脉冲星光子到达过程模拟，具有更高的光子到达时间事件的模拟精度。

技术领域

本发明涉及光信号模拟技术领域，特别涉及一种基于迭代反馈的X射线精准调制装置及其控制方法。

背景技术

光信号模拟是指利用仪器设备模拟产生自然界光信号，并在接收端准确呈现出其物理特性的一种模拟方式。在X射线信号模拟中，通常采用X光管作为产生X光子的仪器设备，其工作机理可表述为金属材料的电光转换过程，即高速电子流撞击阳极金属靶材后产生的X射线特征谱辐射机制。由于X光管工作环境、阳极靶材特性等要素具有随机性，造成电光转换过程无法进行确定性描述，因此难以显性构建X光管输出光子与外部输入调制信号之间函数关系。此时，为了进一步提高X射线调制精度、力争使输出X光子在统计上收敛于输入调制信号，电光转换过程所涉及的数学建模、信号测量、反馈调控就不可避免。

现有的X射线调制方法可分为机械调制、模拟调制、数字调制三种类型，具体如下：

1)机械调制是利用调制盘(光斩波器)实现光强度调制，其装置示意图如图1所示。该方法的缺点在于加工精度和电机的控制精度较低，若要模拟不同的脉冲星必须更换调制盘，实验操作繁琐。

2)对于模拟调制而言，其系统构成的核心部件为X光管构成，管内设计有栅极对电子流进行调控，其装置示意图如图2所示。该方法的缺点在于调制精度较低、无法准确反映光子的到达时刻。

3)对于数字调制而言，其系统构成的核心部件为光电倍增元件用于实现光电子激发与二次电子发射，管外设计有控制电路对管内电子流进行调控，其装置示意图如图3所示。该方法的缺点是研制实现难度较大、工艺水平要求较高。

综上分析可知，上述三种方法各有其使用条件约束且均属于开环控制系统，并未将系统实时工作状态纳入控制环节，因此就难以实现对于具有随机因素的电光转换过程进行高精度模拟。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于迭代反馈的X射线精准调制装置，该装置能够通过长短期迭代反馈实现高精确度的X射线脉冲星光子到达过程模拟，具有更高的光子到达时间事件的模拟精度。

本发明的另一个目的在于提出一种基于迭代反馈的X射线精准调制装置的控制方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种基于迭代反馈的X射线精准调制装置，包括：测量模块，用于实时测量X光管阳极附近的高速电流密度和X光管输出的X光子流密度；调控模块，用于将接收到的高速电流密度和X光子流密度与外部输入信号进行比较，以得到调控信号；反馈环路，用于将所述调控信号发送至所述X光管，以便所述X光管根据所述调控信号进行相应的反馈控制。

另外，根据本发明上述实施例的基于迭代反馈的X射线精准调制装置还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述测量模块包括：管内电流密度探针，用于实时测量X光管阳极附近的高速电流密度；管外光子流探测器，用于实时测量X光管输出的X光子流密度。

在一些示例中，所述调控模块包括：短期调控子模块，用于计算所述高速电流密度与所述外部输入信号的函数关系，并生成短期调控信号；长期调控子模块，用于计算所述X光子流密度与所述外部输入信号的统计关系，并生成长期调控信号。

在一些示例中，所述反馈环路包括：