[发明专利]星上数据处理方法、系统及空间粒子探测器

说明书

本发明提供一种星上数据采集处理方法、系统以及空间粒子探测器，系统包括：电荷脉冲信号处理模块、脉冲幅度分析模块、控制模块和存储器；控制模块用于在空间粒子探测器的开门时间内，控制所述电荷脉冲信号处理模块、所述脉冲幅度分析模块和所述存储器，进行一个或多个所述粒子传感器形成的粒子事件所对应的事件数据帧的累计存储；在关门时间内，依据所述数据处理单元的指令对存储在所述存储器中事件数据帧进行统计，并将统计后的事件数据帧记录为计数值回传所述数据处理单元；所述存储器用于存储事件数据帧。本发明提高了空间粒子探测器星上数据采集处理的灵活性，减少了仪器的“死时间”。

技术领域

本发明属于空间粒子探测领域，特别是涉及一种新型空间粒子探测器的星上数据采集处理方法、系统以及空间粒子探测器。

背景技术

空间粒子探测器一般由粒子传感器、信号调理单元、数据处理单元和电源单元构成。粒子传感器可以将入射粒子在传感器中沉积的能量转换为微弱电信号；信号调理单元可以将该微弱电信号经过放大、整形、幅度甄别等处理后转换为可用于累积计数的数字信号，并在给定时间内完成数字信号的累积计数；数据处理单元实现对信号调理单元的控制，在信号调理完成累积计数后读取计数值并打包成科学数据下传到地面接收设备；电源单元则为空间粒子探测器的各个单元供电。

空间粒子探测器星上数据采集处理方法是指：将空间粒子入射传感器所产生的微弱信号，经过放大、整形、幅度甄别和符合反符合后进行一定时间的计数累计，从而形成某种空间辐射粒子的某个能量范围对应的计数值的过程。

早期，空间粒子探测器的星上数据采集处理方法采用图1所示的二元探测器质子望远镜的数据采集处理电路方框图来实现。如图1所示，具有一定能量的质子入射后，先穿透可抵挡低能粒子和入射光子的吸收片进入探测器D1。若入射质子能量足够高，则穿过探测器D1，进入甚至穿过探测器D2。该粒子在探测器D1和D2中沉积的能量形成相应的电荷脉冲，经过前放(前放主要功能为将电荷脉冲信号放大并转化为电压脉冲信号)和主放(主放的主要功能是放大和整形)的放大和整形后形成具有一定幅度的“钟形”电压脉冲信号。该“钟形”电压脉冲信号与甄别器的阈值电平进行比较，若“钟形”电压脉冲信号幅度高于阈值电平，则甄别器产生一个标准高度和宽度的高电平有效数字脉冲信号；若“钟形”电压脉冲信号幅度低于阈值电平，则甄别器不产生任何信号。假设符合电路的输入信号分别为V1和V2，则符合电路的逻辑关系为V1·V2，即当符合电路的两个输入信号均为高电平有效数字脉冲信号时，符合电路就输出一个标准的高电平有效数字脉冲信号，否则符合电路没有高电平有效信号输出。假设反符合电路的输入信号分别为V1和V2，则反符合电路的逻辑关系为V1·/V2，即当反符合电路的V1输入信号为高电平有效数字脉冲信号而V2输入信号为低电平时，反符合电路就输出一个标准的高电平有效数字脉冲信号，而当V2输入信号也为高电平有效数字脉冲信号时，反符合电路没有高电平有效信号输出。

就图1所示电路而言，当入射质子的能量大于等于10MeV时，该质子在探测器D1和D2中产生的电荷脉冲信号经过放大、整形后形成的“钟形”电压脉冲幅度均高于甄别器1和2的阈值电平，则甄别器1和2均产生标准的高电平有效数字脉冲信号，则符合电路输出一个标准的高电平有效数字脉冲信号给计数器1计数，实现10MeV质子计数值的递增。当入射质子的能量大于等于30MeV时,甄别器1和2均产生标准的高电平有效数字脉冲信号，则符合电路输出一个标准的高电平有效数字脉冲信号给计数器1计数，而主放2输出的钟形电压脉冲信号幅度低于甄别器3的阈值电平，则甄别器3的输出为低电平，则反符合电路输出一个标准的高电平有效数字脉冲信号给计数器2计数，从而实现30MeV质子计数值的递增。