信号基线处理方法及信号基线处理设备与流程

本发明涉及核分析仪器领域，具体而言，涉及一种信号基线处理方法及信号基线处理设备。

背景技术：

随着科学的进步与发展，核仪器仪表的应用领域也越来越广泛，几乎涵盖农业、工业、医疗卫生、地质矿山、环境保护、航天、教学、科研、海关等领域，这就使得对于信号测量的准确性变得尤其重要。

在脉冲谱仪中，由于探测器漏电流、差的极零相消处理以及电子学元器件温漂、交流电源纹波等影响，有用信号总是叠加在一个不稳定的基线电压水平上，并且在进行信号测量时，信号的基线会产生偏移，在对信号中脉冲特性的信号的幅度进行识别时，缓慢波动的基线会影响信号中脉冲特性的信号的幅度的准确识别，而在现有技术中，对信号基线的处理方法是采集经过算法得到的估计基线的平均值，即采集完一条谱线后，再将基线计算出来，此时的基线一般是一条曲线，再对基线取平均值，之后再在谱线数据中扣除基线。该方法没有给出一次调节周期消耗的时间，所以在实时性上存在疑问。再者，该类方法也就是传统的采集完再减去基线的方法，测量准确性不高，受基线飘移影响较大，从而导致基线对测量谱线中各元素峰位的偏移影响较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种信号基线处理方法及信号基线处理设备，以解决现有技术中对脉冲信号不能跟随测量，不能实时进行脉冲信号基线恢复处理，造成基线对测量信号谱线中各元素峰位的偏移影响较大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号基线处理方法，所述方法包括：获取对脉冲信号进行采样后得到的采样数据；对获取的采样数据进行基线计算，得到第一基线值；将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到第二基线值；基于所述第二基线值调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

进一步地，所述获取对脉冲信号进行采样后得到的采样数据，包括：对接收到的脉冲信号进行多次采样得到采样数据，所述采样数据包括每次采样后的N个采样点数据。

进一步地，所述多次采样为1024次采样。

进一步地，所述对获取的采样数据进行基线计算，得到第一基线值，包括：获取每次所述采样后的N个采样点数据中的采样点数据最小值，得到多个采样点数据最小值；对多个所述采样点数据最小值进行平均值处理，得到第一基线值。

进一步地，所述N为16384或32768。

进一步地，所述将第一基线值进行基线漂移判别，得到第二基线值，包括：将所述第一基线值与预设参考基线值进行比对，根据比对结果获取第二基线值。

进一步地，所述比对结果为将所述第一基线值与所述预设参考基线值进行相减所得的差，所述所得的差为所述第二基线值。

第二方面，本发明实施例提供了一种信号基线处理设备，所述信号基线处理设备包括控制装置以及数据处理装置；所述数据处理装置，用于获取对脉冲信号进行采样后得到的采样数据，对获取的采样数据进行基线计算，得到第一基线值；所述控制装置，用于将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到第二基线值，基于所述第二基线值调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

进一步地，所述数据处理装置包括采样器以及基线计算器；所述采样器，用于对接收到的所述脉冲信号进行多次采样得到所述采样数据，所述采样数据包括每次采样后的N个采样点数据；基线计算器，用于获取每次所述采样后的N个采样点数据中，每次采样的最小值，得到多个采样最小值；对多个所述采样最小值进行平均值处理，得到第一基线值。

进一步地，所述控制装置包括MCU控制器、数模转换器以及运算放大器；所述MCU控制器，用于将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到携带第二基线值的数字信号；将所述携带第二基线值的数字信号传递给所述数模转换器；所述数模转换器用于将所述携带第二基线值的数字信号转换为携带第二基线值的模拟信号，将所述携带第二基线值的模拟信号传递给所述运算放大器；所述运算放大器，用于基于所述携带第二基线值的模拟信号调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种信号基线处理方法及信号基线处理设备，通过将采样后的脉冲信号进行基线计算，获取第一基线值，再将第一基线值与预设参考的基线值进行比较，通过比较结果来输出第二基线值，基于第二基线值来调整所述脉冲信号的基线，并将调整后的脉冲信号输出，通过这种方法对脉冲信号进行跟随测量，即通过反馈调节，在对脉冲信号进行采样前就完成对脉冲信号的基线进行扣除，也就是说相当于可以对信号的基线进行实时恢复处理，这样减小了基线对测量谱线中各元素峰位偏移的影响。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信号基线处理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种信号基线处理方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种信号谱线示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种信号谱线示意图；

图5为本发明实施例提供的一种信号基线处理设备的结构框图；

图6为本发明实施例提供的另一种信号基线处理设备的结构框图。

图标：100-信号基线处理设备；110-数据处理装置；120-控制装置；112-采样器；114-基线计算器；122-控制器；124-数模转换器；126-运算放大器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种信号基线处理方法的流程图。所述方法具体包括步骤S100，获取对脉冲信号进行采样后得到的采样数据；步骤S200，对获取的采样数据进行基线计算，得到第一基线值；步骤S300，将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到第二基线值；步骤S400，基于所述第二基线值调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

其中，步骤S100，获取对脉冲信号进行采样后得到的采样数据，具体包括：对接收到的脉冲信号进行多次采样得到采样数据，所述采样数据包括每次采样后的N个采样点数据。

具体地，当检测到输入的脉冲信号时，这时对输入的脉冲信号进行多次采样，采样频率可以为100MHZ，每次可采集N个采样点数据，N可以为16384或32768个采样点数据，这里的采样点数据不仅限于16384或32768个，也可以根据需要进行选择其他个数的采样点数据，每个采样点数据为数字值，重复进行多次采样，本实施例中对脉冲信号进行1024次采样后得到采样数据。

步骤S200，对获取的采样数据进行基线计算，得到第一基线值，请参照图2，图2为本发明实施例提供的另一种信号基线处理方法的流程图，步骤S200(如图1)具体包括步骤S210和步骤S220。

步骤S210，获取所述每次采样后的N个采样点数据中的采样点数据最小值，得到多个采样点数据最小值。

步骤S220，对所述多个采样点数据最小值进行平均值处理，得到第一基线值。

具体地，对步骤S100(如图1)中所采集的16384或32768个采样点数据进行比较或排序，最后在每次所采集的采样点数据中取一个最小值，这里的最小值是指采样点数据中的数字值的最小值，这样每次采样可取一个最小值，进行1024次采样可得1024个最小值，对这1024个最小值进行平均值处理，这里的平均值处理这样理解：平均值是指算术平均值，即1024个最小值求和，再将所得的和值除以1024即可以得到平均值，所得的平均值作为第一基线值输出。

请继续参照图1，步骤S300，将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到第二基线值。

具体地，将步骤S200中计算出的平均值，也就是第一基线值与预先设置的参考基线值进行比较，如果第一基线值比预先设置的参考基线值大，那么就将第一基线值减去预先设置的参考基线值，得到的差作为第二基线值；如果第一基线值比预先设置的参考基线值小，将预先设置的参考基线值减去第一基线值，得到的差作为第二基线值；如果第一基线值与预先设置的参考基线值相等，那么将预先设置的参考基线值减去第一基线值，得到的差作为第二基线值；需要说明的是，这里的“大”、“小”、“相等”是指数值上的比较。

这里获得的第二基线值为携带第二基线值的数字信号。

步骤S400，基于所述第二基线值调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

因为采样频率为100MHZ，也就是12bit精度，脉冲信号输入的幅值范围可以为0-2V，也就是说将电压值2V分成2¹²，那么最小刻度单位约为0.5mV，预先设置的参考基线值可以为0.5mV-10mV，最好的效果可以为0.5mV。

具体地，所述第二基线值为携带第二基线值的模拟信号，第二基线值为脉冲信号需要调整的幅值，可以这样理解，例如，预先设置的参考基线值为0.5mV，第一基线值为0.3mV，那么第二基线值就为0.2mV，如果脉冲信号的其中一个幅值为0.6mV，这时0.6mV大于0.5mV，所以需要扣除基线值0.2mV；如果脉冲信号的其中一个幅值为0.4mV，0.4mV小于0.5mV，那么就需要加上基线值0.2mV来抬升信号幅值，以此方法来调整脉冲信号的基线，然后再将经过调整后的信号输出至步骤S100，也就是通过反馈来调节脉冲信号的幅度，整个调节周期时间大约为1S，使得脉冲信号的幅度处于稳定状态，从而提高能量分辨率。

步骤S400中的第二基线值是指步骤S300中由携带第二基线值的数字信号转换来的携带第二基线值的模拟信号。

请参照图3、图4，图3为本实施例提供的一种信号谱线示意图，图4为本发明实施例提供的另一种信号谱线示意图。对比图3和图4，单核素谱作为双核素谱峰位的参照标准，信号未经去基线处理的谱线为双核素谱1，双核素谱2为双核素谱1去基线后的谱线图，可以看到图1中没有去基线的双核素谱1相对于单核素谱，其波峰受干扰向左漂移了，而去基线的双核素谱2的波峰基本没受什么影响，所以本方案对信号进行实时基线恢复处理，从而使得信号在传输过程中不会受外界影响较大，信号在传输过程中信号的波峰不会受到较大程度的偏移。

请参照图5，本发明实施例提供的一种信号基线处理设备100的结构框图，所述信号基线处理设备包括数据处理装置110以及控制装置120。

所述数据处理装置110，用于获取对脉冲信号进行采样后得到的采样数据，对获取的采样数据进行基线计算，得到第一基线值。

所述控制装置120，用于将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到第二基线值，基于所述第二基线值调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

具体地，请参照图6，图6为本发明实施例提供的一种信号基线处理设备100的第二结构框图，所述数据处理装置110(如图5)包括采样器112以及基线计算器114。

所述采样器112，用于对接收到的所述脉冲信号进行多次采样得到所述采样数据，所述采样数据包括每次采样后的N个采样点数据。

其中，所述采样器112可以为模数转换器，即A/D转换器，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。在本实施例中A/D转换器的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟脉冲信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。

基线计算器114，用于获取所述每次采样后的N个采样点数据中，每次采样的最小值，得到多个采样最小值；对所述多个采样最小值进行平均值处理，得到第一基线值。

所述基线计算器114可以是基于FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现在可编程门阵列进行的，还可以基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)，即复杂可编程逻辑器件进行的，其主要作用是将采样得到的采样数据经过计算获取第一基线值。

所述控制装置120(如图5)包括控制器122、数模转换器124以及运算放大器126。

所述控制器122，用于将所述第一基线值进行基线漂移判别，基于所述基线漂移判别结果得到携带第二基线值的数字信号；将所述携带第二基线值的数字信号传递给所述数模转换器124。

具体地，所述运算器是用于将所述第一基线值与预设参考基线值进行比对，根据比对结果获取第二基线值，所述比对结果为将所述第一基线值与所述预设参考基线值进行相减所得的差，所述所得的差为所述第二基线值。

其中，所述预设参考基线值是指由PC机预先存入到所述控制器122中进行临时存储的，也可以是当控制器122接收到所述第一基线值时，再从PC那获取预设参考基线值，最后控制器122将获得的第二基线值传给PC。

控制器122也可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述控制器122器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在本实施例中，控制器122可以是基于MCU(Micro Control Unit)，即单片机，或者是ARM(Advanced RISC Machine)，即处理器，用于实现对第一基线值进行漂移判别的器件。

所述数模转换器124用于将所述携带第二基线值的数字信号转换为携带第二基线值的模拟信号，将所述携带第二基线值的模拟信号传递给所述运算放大器126。

所述模数转换器，即D/A转换器，是指把数字量转换成模拟的器件，这里是将控制器122计算出的携带第二基线值的模拟信号转换为携带第二基线值的数字信号，再将携带第二基线值的数字信号传递给运算放大器126。

所述运算放大器126，用于基于所述携带第二基线值的模拟信号调整所述脉冲信号的基线，得到并输出调整后的脉冲信号。

具体地，运算放大器126是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。本实施例中运算放大器126是将携带第二基线值的模拟信号与输入的脉冲信号的基线值进行加减运算，调整脉冲信号的基线，并将调整后的脉冲信号输入到PC机。

需要特别说明的是，当控制器122直接输出携带第二基线值的模拟信号，那么就不需要再用数模转换器124对第二基线值进行转换了。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的信号基线处理设备的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本发明提供一种信号基线处理方法及信号基线处理设备，通过将采样后的脉冲信号进行基线计算，获取第一基线值，再将第一基线值与预设参考的基线值进行比较，通过比较结果来输出第二基线值，基于第二基线值来调整所述脉冲信号的基线，并将调整后的脉冲信号输出，通过这种方法对脉冲信号进行跟随测量，即通过反馈调节，在对脉冲信号进行采样前就完成对脉冲信号的基线进行扣除，一个调节周期时间大约为1S，也就是说相当于可以对信号的基线进行实时恢复处理，这样减小了基线对测量谱线中各个元素峰位的影响。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。