[发明专利]一种用于核测井仪器的核脉冲能量测量方法

说明书

本发明提出了一种用于核测井仪器的核脉冲能量测量方法，属于核脉冲信号处理技术领域，该方法包括：使用MVT数字化方法预先设置N个固定的电压阈值；记录下待测核脉冲上升沿正向越过以及下降沿反向越过预设的阈值电压的时间信息，获得核脉冲的2N个采样样本点，并且实时对该采样样本点进行温度校准；本发明所述核脉冲能量测量方法的特征是在可编程逻辑器件中完成了待测脉冲的MVT数字化、拟合重建、能量计算，并对采样样本点进行实时温度校准，该方法面向石油测井高温环境中对快速核脉冲能量的测量需求，有效的解决了长久以来缺乏高速高温ADC器件，从而无法在石油测井高温环境中对快速核脉冲进行数据采样的技术问题。

技术领域

本发明涉及核脉冲信号处理技术领域，尤其涉及一种用于核测井仪器的核脉冲能量测量方法。

背景技术

核闪烁探测器输出的核脉冲所携带的电荷量大小与入射粒子的能量成正比，若输出电流脉冲，其面积就代表电荷量。并且核脉冲信号往往具有较小的衰减时间，具有高计数率和能量分辨率的LaBr3:Ce晶体探测器衰减时间仅仅35ns，整个脉冲宽度100ns左右。

在测井仪器应用中，基于上述核脉冲信号特性，传统的方法是将该脉冲送到电容上累计电荷，电容上的输出电压幅度就相应代表电荷量，然后用ADC进行采样获得输出电压的峰值来反映入射粒子能量的大小。这种方法在电容积分的过程中存在较大的死时间，导致了较低的测量精度。

另一种方法是直接用高速ADC采样该脉冲，然而目前高速ADC器件难以应用在高温测井环境中。多阈值电压(MVT)数字化方法(对于MVT数字化方法的更多细节，可以参考XieQ,Zhang Q,Anwen L,et al.Method for digitalizing scintillation pulse:U.S.Patent 9,910,167[P].2018-3-6.)可以替代高温高速ADC对快速脉冲信号直接采样，不同于传统ADC采用的基于时间轴的横向电压采样方式，多电压阈值(MVT)数字化方法是一种纵向采样方法，使用MVT数字化方法预先设置N个固定的电压阈值，记录下待测核脉冲上升沿正向越过以及下降沿反向越过预设的阈值电压的时间信息，获得核脉冲的2N个采样样本点，再结合已知的脉冲特征形状，对脉冲进行重建，便可以得到脉冲的能量信息。但该MVT方法不考虑在高温环境工作时带来的器件内部延迟线时间随温度漂移的问题，对工作在测井高温环境下的核测井仪器其能量测量精度有较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于核测井仪器的核脉冲能量测量方法，用于解决现有快速核脉冲能量测量系统不能用于石油测井高温环境的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

提供一种用于核测井仪器的核脉冲能量测量方法，该方法包括以下步骤：

S1：使用MVT数字化方法预先设置N个固定的电压阈值。

S2：记录下待测核脉冲上升沿正向越过以及下降沿反向越过预设的阈值电压的时间信息，获得核脉冲的2N个采样样本点，并且实时对该采样样本点进行温度校准。

S3：基于已知的核脉冲数字模型和2N个采样样本点，重建待测核脉冲信号。

S4:依据重建的待测核脉冲计算其能量值，将能量值传输到地面计算机系统。

进一步的，所述待测核脉冲信号的脉冲模型为

v(t)＝ae^btt^c (1)

其中v(t)为电压值(mV)，t为相对于脉冲起始点的时间值(ns)，a、b、c为三个参数值。

进一步的，所述N个固定的电压阈值由模数转换器(DAC)提供，并由FPGA来控制DAC的输出电压值。