专利名称：X射线探测传感器及控制方法
技术领域：
本发明属于X射线探测技术领域，特别设计一种x射线探测传感器及控制方法。
背景技术：
X射线探测技术可以在不破坏物体的前提下，对物体内部情况进行探测，比如医疗 行业中利用DR(数字化X射线)技术，可以对人体器官进行透视，工业上可以通过X射线实 时成像探测技术，对航空航天零件、压力容器等进行探伤，公共场所可应用X射线安全检测 系统对行李包裹进行安全检查，海关可以通过高电压X射线探测器对集装箱进行安全和防 走私检查。 目前比较通用的X射线探测技术主要有以下几种光电倍增管、射线增感屏与CCD 等结构形式，可以实现简单的X射线探测，不足之处是均存在探测速度慢、探测动态范围 小，采用光学镜头，失真严重，不能避免球差、寿命短等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种X射线探测传感器及控制方法，通过直接 测量荧光体感应强度，以实现X射线探测动态范围大，无失真，工作稳定和节能的目的。
本发明的技术方案是这样实现的该传感器包括荧光体、光电池、信号调理电路、 信号转换电路和单片机；该传感器的连接关系是荧光体安装在光电池上，用于采集X射 线，荧光体发出的光进入光电池，光电池输出端连接信号调理电路的输入端，对荧光体采集 的X射线信号进行调理，信号调理电路的输出端连接信号转换电路的输入端，信号转换电 路的输出端连接单片机的输入端。 该探测传感器的控制方法包括以下步骤当上电或复位时，X射线探测传感器初 始化，获取初始化参数，然后经信号调理和信号转换，单片机对转换后的信号进行信号处 理； 该控制方法包括以下步骤 步骤一、开始； 步骤二、探测传感器初始化； 步骤三、信号调理，把检测到的原始信号放大到适合AD转换的范围； 步骤四、信号转换，把模拟信息转换成数字信号； 步骤五、信号滤波，滤除信号中的高频噪音； 步骤六、信号校准，使各路信号一致； 步骤七、信号排序，按通讯的要求对信号数据排序； 步骤八、通讯预处理，按照通讯要求对信号数据块打包； 步骤九、返回。 其中探测传感器初始化包括以下步骤
步骤1、开始；
步骤2、读取参考电压，在配置存储区里预存；
步骤3、读取电源电压，在配置存储区里预存；
步骤4、读取偏置电压，在配置存储区里预存；
步骤5、读取地址码，在配置存储区里预存；
步骤6、读取放大倍数，在配置存储区里预存； 步骤7 、参数校验，校验以上参考电压、电源电压、偏置电压、地址码、放大倍数参数
范围以满足运行技术要求； 步骤8、返回。 本发明的优点该探测器通过将X射线结合荧光体进行探测，使探测动态范围大，不采用光学镜头，没有失真，荧光体没有消耗且寿命长。
图1本发明一种X射线探测传感器结构框图； 图2本发明一种X射线探测传感器的控制方法探测传感器工作流程 图3本发明一种X射线探测传感器的控制方法中探测传感器初始化流程 图4为本发明一种X射线探测传感器电路原理图。
具体实施例方式
本发明一种X射线探测传感器及控制方法结合实施例及附图加以详细说明。
本发明实施例选取荧光体G0S，使用ATL084集成电路作为信号调理电路，参考电压2. 5V，电源电压5V，偏置电压1. 8V，可以把信号范围处理到适合信号转换的程度，使用ADC0809集成电路作为信号转换电路，可以实现256级灰度，普通视觉分辨的灰度仅为20级，可以满足信号转换速度和精度要求，使信号转换后不失真，地址码为O，放大倍数为1，使用ATMega8微处理器实现信号处理和初始化算法。 如图1和图2所示，该传感器包括荧光体、光电池D1和D2、信号调理电路ATL084、信号转换电路ADC0809和单片机ATMega8，其中荧光体安装在光电池Dl和D2上，光电池输出端连接信号调理电路ATL084的输入端2引脚，信号调理电路ATL084的输出端2引脚连接信号转换电路ADC0809的输入端10和11引脚，信号转换电路ADC0809的输出端15至28引脚和3、1、2、14引脚分别依次连接单片机ATMega8的输入端13至10引脚、8至1引脚和24至21引脚。 初始化参数用于记录传感器的状态，准备后续处理；信号调理和转换获取信号精度和分辨率，采用信号调理计算公式如下 f/。 =--二X 〔/,. 其中U。为输出电压，Ui为输入电压，Rf为反馈电阻，Ri为内电阻.； 滤波处理算法可以降低信号的噪声，提高信噪比，采用的滤波计算公式如下 a[i] = t[iX2]+t[iX2+l])+2 i=0-31 其中a[i]为原始数据，t[i]为转换结果； 校准处理算法可以对信号进行放大或縮小，为通讯和排序做准备；采用校准计算
4公式如下 a [i] = a [i] Xg[i] i = 0-31 其中a[i]为原始数据，g[i]为增益值; 排序处理算法实现信号的排序，产生信号序列；通讯预处理算法可以调整数据格式，为多个传感器通讯做准备。 采用排序公式如下 b[i] = a[i+16] i = 0-15 b[j] = a [j-16] j = 16-31 其中b[i]、b[j]为输出数据，a[i]、a[j]为输入数据; 该探测传感器的控制方法包括以下步骤当上电或复位时，X射线探测传感器初始化，获取初始化参数，然后经信号调理和信号转换，单片机对转换后的信号进行信号处理； 该控制方法包括以下步骤如图3所示， 步骤一、开始； 步骤二、探测传感器初始化； 步骤三、信号调理，把检测到的原始信号放大到适合AD转换的范围； 步骤四、信号转换，把模拟信息转换成数字信号； 步骤五、信号滤波，滤除信号中的高频噪音； 步骤六、信号校准，使各路信号一致； 步骤七、信号排序，按通讯的要求对信号数据排序； 步骤八、通讯预处理，按照通讯要求对信号数据块打包； 步骤九、返回。 其中探测传感器初始化包括以下步骤如图4所示， 步骤1、开始； 步骤2、读取参考电压2. 5V，在配置存储区里预存； 步骤3、读取电源电压5V，在配置存储区里预存； 步骤4、读取偏置电压1. 2V，在配置存储区里预存； 步骤5、读取地址码从0到128，在配置存储区里预存； 步骤6、读取放大倍数从1到16，在配置存储区里预存； 步骤7 、参数校验，校验以上参考电压、电源电压、偏置电压、地址码、放大倍数参数
范围以满足运行技术要求； 步骤8、返回。
权利要求
一种X射线探测传感器，其特征于该传感器包括荧光体、光电池、信号调理电路、信号转换电路和单片机，其中荧光体安装在光电池上，光电池输出端连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接信号转换电路的输入端，信号转换电路的输出端连接单片机的输入端。
2. 按权利要求1所述的X射线探测传感器的控制方法，其特征于控制方法包括以下步骤当上电或复位时，X射线探测传感器初始化，获取初始化参数，然后经信号调理和信号 转换，单片机对转换后的信号进行信号处理；具体探测传感器控制方法包括以下步骤步骤一、开始；步骤二、探测传感器初始化；步骤三、信号调理，把检测到的原始信号放大到适合AD转换的范围； 步骤四、信号转换，把模拟信息转换成数字信号； 步骤五、信号滤波，滤除信号中的高频噪音； 步骤六、信号校准，使各路信号一致； 步骤七、信号排序，按通讯的要求对信号数据排序； 步骤八、通讯预处理，按照通讯要求对信号数据块打包； 步骤九、返回。
3. 按照权利要求2所述的X射线探测传感器的控制方法，其特征在于所述的探测传感 器初始化包括以下步骤步骤1、开始；步骤2、读取参考电压，在配置存储区里预存；步骤3、读取电源电压，在配置存储区里预存； 步骤4、读取偏置电压，在配置存储区里预存； 步骤5、读取地址码，在配置存储区里预存； 步骤6、读取放大倍数，在配置存储区里预存；步骤7 、参数校验，校验以上参考电压、电源电压、偏置电压、地址码、放大倍数的参数范 围以满足运行技术要求； 步骤8、返回。
全文摘要
一种X射线探测传感器及控制方法，属于X射线探测技术领域，该传感器包括荧光体、光电池、信号调理电路、信号转换电路和单片机。该传感器的控制方法包括探测传感器初始化；信号调理；信号转换；信号滤波；信号校准；信号排序；通讯预处理；本发明的优点该探测器通过将X射线结合荧光体进行探测，使探测动态范围大，不采用光学镜头，没有失真，荧光体没有消耗且寿命长。
文档编号G01T1/16GK101788682SQ20091031110
公开日2010年7月28日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者原培新, 潘文才, 谭俊, 赵秉军 申请人:东北大学