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专利名称：一种低功耗核信号脉冲幅度分析器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核辐射信号探测领域，具体涉及核信号脉冲幅度信息获取技术。
背景技术：
多道脉冲幅度分析器(MCA)是核能谱测量的核心电路，主要实现核信号随能量分布的功能。它一方面对来自放大器的信号进行模数转换，同时存储转换结果；另一方面将存储的转换结果进行数据分析并直接显示或者通过计算机接口送给计算机进行数据处理和显示。在便携式核能谱测量仪器中，除须满足能谱的性能要求外，还有低功耗、小体积、低成本等要求。因此，多道脉冲幅度分析器低功耗小型化是今后的发展方向。按峰值检测电路的实现技术，现有的MCA可分为数字型和模拟型。数字式MCA以高速控制器为核心，结合高速ADC，当核信号脉冲幅值超过阈值时，在采样脉冲的控制下，对信号进行连续测量，测得的数据先作光滑滤波，再通过某种算法计算得到脉冲峰值信息。对单个核信号脉冲进行幅度测量时，ADC转换次数越多，越能克服峰值测量的不确定性。这就要求控制器有足够的处理速度，ADC有足够快的转换速度，通常采用FPGA结合高速ADC技术方案。这种设计方案比模拟式MCA灵活、准确、可靠，但其系统较复杂，功耗较大，不适合便携式核能谱测量的低功耗小型化需求。模拟型峰值检测电路则较简单，只在脉冲信号到来时，峰值检测电路给出过峰时间信息，启动ADC转换。难点在于峰值信息的获取及峰值信号采样保持的设计。本实用新型具有功耗低、体积小、死时间小及成本低等特点，有较好的能量线性度、能量分辨率和较高的计数率。结合C8051F340微处理器高性能特点及现场便携式核能谱测量要求，可在此电路基础上增加相应的外围电路及信号调理电路构成便携式核能谱测量系统。因此本实用新型为实现核信号脉冲幅度的低功耗测量提供了一种创新的技术手段。
发明内容核信号脉冲幅度低功耗小型化是今后的发展方向。本实用新型的目的在于针对在便携式核能谱测量仪器中，除满足能谱的性能需求外，还要低功耗、小体积、低成本等需求，利用高性能C8051F340微处理器，结合低功耗外围电路，采用低功耗小型化设计方案，从实现核信号脉冲幅度的低功耗测量目的。本实用新型所提供方法合理，理论基础充分，实现的技术方案成熟可行。为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是，具体包括被测核脉冲信号、信号调理电路、过峰检测电路、阈值甄别电路、峰值保持电路、控制电路、峰值转换ADC及峰值数据处理单元；被测核脉冲信号与信号调理电路输入端相连接，被测核脉冲信号通过信号调理电路调理后分别与甄别电路及过峰检测电路相连接，由阈值甄别电路进行阈值甄别过阈值信号和由过峰检测电路进行过峰检测的过峰信号分别与控制电路相连接；控制电路输出端与峰值保持电路和峰值转换ADC相连，为峰值保持电路提供保持控制信号，为峰值转换ADC提供启动转换信号；峰值转换ADC输出与峰值数据处理单元相连接，峰值数据处理单元又连接控制电路；所以的器件均采用低功耗器件。按照本实用新型提供的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征是所述的过峰检测电路由过峰检测网络(R4，R5, R6, R7, C2, C4)及过峰触发比较器U3B构成，U3B正负输入端分别与峰值检测网络输出端M+，M-相连，U3B输出端与D触发器U4B的CLK输入端相连。按照本实用新型提供的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征是所述的阈值甄别电路由阈值设置电阻网络(R2，R3)及过阈触发比较器U3A构成，通过信号跟随器U2A与峰值检测电路隔离；U3A正负输入端分别与调理后的核脉冲信号和阈值设置电阻网络相连，输出端OUTA与D触发器U4A的CLK输入端相连。按照本实用新型提供的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征是所述的峰值保持电路由CBB保持电容Cl和泄压模拟开关UlB构成，通过电压跟随器U2B及保护稳压管Dl与峰值转换ADC相连接；模拟开关UlB控制端与D触发器U4A输出端Q相连。按照本实用新型提供的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征是所述的控制电路由D触发器U4A和U4B、模拟开关UlA及控制电平上拉电阻Rl构成；D触发器的PRE以及U4A的状态设置端D连接上拉电阻R1，由其设置成上拉电平VCC ；D触发器的CLR清零控制端与峰值数据处理单元的微处理器相连接；D触发器U4A的输出端与D触发器U4B的状态设置输入端D相连；U1A的控制端与D触发器U4B的输出端Q相连接。按照本实用新型提供的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征是所述的峰值转换ADC及峰值数据处理单元采用C8051F340微处理器作为核心芯片进行设计的；峰值转换ADC启动控制端与D触发器U4B输出端Q相连。

附图1为一种低功耗核信号脉冲幅度分析器系统构成图；附图2为一种低功耗核信号脉冲幅度分析器峰值检测电路原理具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施方式进行详细的描述。图1为一种低功耗核信号脉冲幅度分析器系统构成图。如图所示，具体包括被测核脉冲信号、信号调理电路、过峰检测电路、阈值甄别电路、峰值保持电路、控制电路、峰值转换ADC及峰值数据处理单元；被测核脉冲信号与信号调理电路输入端相连接，被测核脉冲信号通过信号调理电路调理后分别与甄别电路及过峰检测电路相连接，由阈值甄别电路进行阈值甄别过阈值信号和由过峰检测电路进行过峰检测的过峰信号分别与控制电路相连接；控制电路输出端与峰值保持电路和峰值转换ADC相连，为峰值保持电路提供保持控制信号，为峰值转换ADC提供启动转换信号；峰值转换ADC输出与峰值数据处理单元相连接；所以的器件均采用低功耗器件。图2为一种低功耗核信号脉冲幅度分析器峰值检测电路原理图。如图所示，过峰检测电路由过峰检测网络(R4，R5, R6, R7, C2, C4)及过峰触发比较器U3B构成，U3B正负输入端分别与峰值检测网络输出端M+，M-相连，U3B输出端与D触发器U4B的CLK输入端相连。[0017]阈值甄别电路由阈值设置电阻网络(R2，R3)及过阈触发比较器U3A构成，通过信号跟随器U2A与峰值检测电路隔离；U3A正负输入端分别与调理后的核脉冲信号和阈值设置电阻网络相连，输出端OUTA与D触发器U4A的CLK输入端相连。峰值保持电路由CBB保持电容Cl和泄压模拟开关UlB构成，通过电压跟随器U2B及保护稳压管Dl与峰值转换ADC相连接；模拟开关UlB控制端与D触发器U4A输出端Q相连。控制电路由D触发器U4A和U4B、模拟开关UlA及控制电平上拉电阻Rl构成山触发器的PRE以及U4A的状态设置端D连接上拉电阻R1，由其设置成上拉电平VCC ；D触发器的CLR清零控制端与峰值数据处理单元的微处理器相连接；D触发器U4A的输出端与D触发器U4B的状态设置输入端D相连；U1A的控制端与D触发器U4B的输出端Q相连接。峰值转换ADC及峰值数据处理单元采用C8051F340微处理器作为核心芯片进行设计的；峰值转换ADC启动控制端与D触发器U4B输出端Q相连。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些不需要创造性劳动就能做出的各种改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征是具体包括被测核脉冲信号、信号调理电路、过峰检测电路、阈值甄别电路、峰值保持电路、控制电路、峰值转换ADC及峰值数据处理单元；被测核脉冲信号与信号调理电路输入端相连接，被测核脉冲信号通过信号调理电路调理后分别与甄别电路及过峰检测电路相连接，由阈值甄别电路甄别的过阈值信号和由过峰检测电路检测的过峰信号分别与控制电路相连接；控制电路输出端与峰值保持电路和峰值转换ADC相连，为峰值保持电路提供保持控制信号，为峰值转换ADC提供启动转换信号；峰值转换ADC输出与峰值数据处理单元相连接，峰值数据处理单元又连接控制电路；所以的器件均采用低功耗器件。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征在于所述的过峰检测电路由过峰检测网络R4，R5, R6, R7, C2, C4及过峰触发比较器U3B构成，U3B正负输入端分别与峰值检测网络输出端M+，M-相连，U3B输出端与D触发器U4B的CLK输入端相连。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征在于所述的阈值甄别电路由阈值设置电阻网络R2，R3及过阈触发比较器U3A构成，通过信号跟随器U2A与峰值检测电路隔离；U3A正负输入端分别与调理后的核脉冲信号和阈值设置电阻网络相连，输出端OUTA与D触发器U4A的CLK输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征在于所述的峰值保持电路由CBB保持电容Cl和泄压模拟开关UlB构成，通过电压跟随器U2B及保护稳压管Dl与峰值转换ADC相连接；模拟开关UlB控制端与D触发器U4A输出端Q相连。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征在于所述的控制电路由D触发器U4A和U4B、模拟开关UlA及控制电平上拉电阻Rl构成；D触发器的PRE以及U4A的状态设置端D连接上拉电阻R1，由其设置成上拉电平VCC ；D触发器的CLR清零控制端与峰值数据处理单元的微处理器相连接；D触发器U4A的输出端与D触发器U4B的状态设置输入端D相连；U1A的控制端与D触发器U4B的输出端Q相连接。
6.根据权利要求1所述的一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，其特征在于所述的峰值转换ADC及峰值数据处理单元采用C8051F340微处理器作为核心芯片进行设计的；峰值转换ADC启动控制端与D触发器U4B输出端Q相连。
专利摘要本实用新型提供了一种低功耗核信号脉冲幅度分析器，具体包括被测核脉冲信号、信号调理电路、过峰检测电路、阈值甄别电路、峰值保持电路、控制电路、峰值转换ADC及峰值数据处理单元；被测核脉冲信号与信号调理电路输入端相连接，被测核脉冲信号通过信号调理电路调理后分别与甄别电路及过峰检测电路相连接，由阈值甄别电路甄别的过阈值信号和由过峰检测电路检测的过峰信号分别与控制电路相连接；控制电路输出端与峰值保持电路和峰值转换ADC相连，为峰值保持电路提供保持控制信号，为峰值转换ADC提供启动转换信号；峰值转换ADC输出与峰值数据处理单元相连接。
文档编号G01T1/36GK202904029SQ20122055659
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者丁卫撑, 周建斌, 黄洪全 申请人:成都理工大学