[发明专利]一种能量粒子探测器信号处理系统及方法

权利要求书

1.一种能量粒子探测器信号处理系统，其特征在于，该系统包括：

前置放大器模块，用于将能量粒子探测器输出的电脉冲信号转换成电压再转换成电荷；

模拟ASIC芯片，用于将所述前置放大器模块输出的电荷进行处理输出差分电流信号；

调理电路，用于将所述模拟ASIC芯片输出的差分电流信号进行电流－电压转换；

ADC模块，用于将所述调理电路输出的电压信号进行数字化；

触发信号产生模块，用于将能量粒子探测器输出的电脉冲信号进行处理产生触发输出信号；

标定模块，用于进行在轨标定；

高压场电路，用于提供使各能量粒子探测器正常工作的偏置高压；

DAC模块，用于产生不同幅度的电压信号发送所述标定模块和高压场电路完成相应电压配置；

核心处理系统，用于实现所述模拟ASIC芯片、ADC模块、触发信号产生模块、标定模块及DAC模块的控制逻辑和参数设置，并接收所述ADC模块、触发信号产生模块和DAC模块的信号实现噪声去除、温度补偿、状态监测、在轨标定、粒子种类鉴别及能量等级划分，并与载荷控制器进行数据通信；其中，所述核心处理系统包括通信主控制器、复位处理模块、自守时模块、触发判选模块、防闩锁控制模块、运行状态监测模块以及科学数据生成处理模块；

所述通信主控制器用于通过通信接口连接外部载荷控制器并与其进行信号交互，且所述通信主控制器分别与所述复位处理模块、自守时模块、防闩锁控制模块、科学数据生成处理模块、触发判选模块以及运行状态监测模块进行数据交互及状态控制，并对各器件的控制逻辑和参数进行设置；

所述复位处理模块用于接收各硬件和通信主控器的复位指令，进行复位操作；

所述自守时模块用于获取所述通信主控制器发送的时间码，生成时间戳并向所述科学数据生成处理模块提供时间戳信息；同时根据自动标定条件判断自动标定是否启动，若满足自动标定条件，则输出标定使能信号控制所述标定模块进入标定模式；

所述运行状态监测模块用于获取各器件的温度、电流、电压以及各模块产生的工程参数，通过应答遥测轮询指令的方式，回传给载荷控制器；

所述防闩锁控制模块用于获取所述运行状态监测模块采集到的电流参数，根据所述通信主控制设置的自断电阈值进行判定并对所述模拟ASIC芯片的闩锁现象采取防护措施；

所述触发判选模块用于实时监测所述触发信号产生模块产生的多路触发信号，判选出有效触发信号，对其进行优先级排序，并输出高优先级触发信号给所述科学数据生成处理模块；

所述科学数据生成处理模块用于接收所述触发判选模块的有效触发信号，控制所述模拟ASIC芯片、ADC模块，开始一次事件的处理过程：对能量粒子探测器输入信号采样，获取原始科学数据，本底噪声扣除和温度补偿，使用数字化ΔE-E运算方法进行粒子鉴别和能量等级划分，缓存鉴别结果，事件处理结果由所述通信主控制器通过通信接口发送到载荷控制器。

2.根据权利要求1所述的能量粒子探测器信号处理系统，其特征在于，本地噪声扣除的具体过程为：通过在轨标定得到本底噪声数据，当有粒子事件时，能量粒子探测器信号经过处理和数字化后，输入到所述核心处理系统，所述科学数据生成处理模块将所有通道的信号和对应通道的本底噪声进行相减，有信号的通道则剩下纯信号，没有信号的通道和本底噪声相减，近似为0，经过扣除后，得到有用信号，去除噪声信号。

3.根据权利要求1所述的能量粒子探测器信号处理系统，其特征在于，温度补偿的具体过程为：所述科学数据生成处理模块内存有不同温度下对应的ADC补偿码，通过100Hz的频率从所述运行状态监测模块读取所述模拟ASIC芯片的温度以及所述通信主控器的温度数据，通过查表找到对应温度下的补偿值，如果当前温度低于标准温度，则差值加进原数值，如果高于标准温度，则从原数值中减去该差值，表中的温度参数均来自于地面的环境试验。

4.根据权利要求1所述的能量粒子探测器信号处理系统，其特征在于，粒子鉴别采用数字化ΔE-E运算方法进行处理。