专利名称：对数字脉冲信号进行甄别的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种对数字脉冲信号进行甄别的方法和装置。
背景技术：
PSD (Pulse Shape-discrimination,脉冲波形K别)技术主要针对脉冲波形的差异来实现粒子判选。传统的PSD技术以APSD (Analog PSD，模拟脉冲波形甄别)为主，大多利用电荷积分以及过零甄别来实现。APSD精度较高，但计数率动态范围较低，没有重处理能力，且电路复杂,集成度低。近年来,随着ADC (Analogue to Digital Converter,模数转换器)性能的不断提高，DPSD (digital PSD，数字脉冲波形甄别)技术开始得到广泛的应用。DPSD通常利用高速ADC对输入信号进行采样，再对采样信号进行甄别处理(如积分、寻峰等)。随着高速ADC采样率的不断提高，DPSD的甄别精度有望能够达到甚至超过一般的APSD。DPSD的优点主要在于集成度高，只针对数字信号进行甄别处理，便于处理，且灵活多变，可扩展性强。但是，目前的DPSD技术仍然存在着一些问题，第一、实时性差，死时间较大；第二，由于仅利用波形不同区域内积分的比值作为判断依据，信号甄别效果不够理想，而且只能适应一些特定的测量，适用范围很窄。
发明内容
本发明的实施例提供了一种对数字脉冲信号进行甄别的方法和装置，以实现对数字脉冲信号进行有效地甄别。一种对数字脉冲信号进行甄别处理的方法，分别设定数字脉冲信号的每个判据参数的阈值，所述方法具体包括:获取数字脉冲信号的多个判据参数；当所述多个判据参数中的每个判据参数都符合所述设定的阈值，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。一种对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，所述方法具体包括:阈值设定模块，用于分别设定数字脉冲信号的每个判据参数的阈值判据参数获取模块，获取待甄别的数字脉冲信号的多个判据参数；判断处理模块，用于当所述判据参数获取模块所获取的多个判据参数中的每个判据参数都符合所述阈值设定模块所设定的阈值时，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例由于采用了多判据并行流水线实时处理的方法，不仅实时性能很高，而且只要数字脉冲信号在波形上存在着的区别，都可以作为一个判据参数来进行粒子筛选，因此能够最大限度的区分出具有不同波形特征的脉冲。
图1为本发明实施例一提供的一种多判据并行流水线实时在线的脉冲信号的甄别方法的完整处理流程图；图2为本发明实施例一提供的一种在FPGA内部对数字脉冲信号进行甄别处理的方法的原理示意图；图3为本发明实施例一提供的一种在FPGA内部对数字脉冲信号进行甄别处理的方法的具体处理流程图；图4为本发明实施例二提供的一种对数字脉冲信号进行甄别处理的装置的具体结构图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，以对本发明实施对脉冲信号进行甄别的方法和装置例进行清楚、完整地描述。实施例一该实施例提供了 一种多判据并行流水线实时在线的脉冲信号的甄别方法，该方法的完整处理流程如图1所示。待甄别的脉冲信号经过信号调理和抗混叠滤波处理后，进入高速ADC完成脉冲信号的数字化处理得到数字脉冲信号，然后使用FPGA(FieldProgrammable Gate Array,现场可编程阵列)对数字脉冲信号进行多判据实时并行K别处理。该实施例提供的一种在FPGA内部对数字脉冲信号进行甄别处理的方法的原理示意图如图2所示，该方法的具体处理流程如图3所示，包括如下的处理步骤:步骤S301、对输入到FPGA的数字脉冲信号进行串并转换、噪声甄别处理，从数字脉冲信号中提取出有效的粒子脉冲信号。从高速ADC输出的数字脉冲信号进入FPGA后，首先可通过串并转换处理降低数字脉冲信号的频率。比如，将250兆12bit的数字脉冲信号转换为125兆24bit的数字脉冲信号。上述串并转换处理可以FPGA的处理主频，减轻时序压力。利用噪声甄别处理去掉上述数字脉冲信号中的噪声信号，从上述数字脉冲信号中提取出有效的粒子脉冲信号。步骤S302、通过数字寻峰得到上述粒子脉冲信号的峰值，通过一个或者多个存储器来存储连续的多个粒子脉冲信号。当利用噪声甄别处理提取出有效粒子脉冲信号后，对该粒子脉冲信号同时进行两个操作:一是进行数字寻峰得到该粒子脉冲信号的峰值，数字寻峰可采用最大值法或者导数法，最大值法寻峰的过程为:当一个粒子脉冲信号来临后，设定一个峰值寄存器并初始化为0，若当前脉冲数据流的数值大于所述峰值寄存器值，则把当前数据存入峰值寄存器中，然后使用新的峰值寄存器值与后续的脉冲数据流数值进行比较，这样当一个有效数据脉冲结束后，峰值寄存器中的数值即为该粒子脉冲信号的峰值。导数法寻峰的过程为:当一个有效粒子脉冲信号来临后，将该粒子脉冲信号的数据流通过一个深度为3的移位寄存器，在移位寄存器中的3个数据(依次记为Dl，D2，D3)均被赋值为有效数字脉冲数据后，判断条件“Dl < D2且D3 < D2”是否成立，若成立，则锁存D2的值为当前脉冲的峰值；否则，等待下一次判断。另一个是将粒子脉冲信号存入RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)等存储器中，以等待后续的处理。本发明实施例在FPGA中设置一个或者多个RAM等存储器，用来切换或环形存储连续的多个粒子脉冲信号。当通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，每个存储器存储一个数字脉冲信号，将连续的多个数字脉冲信号分别存储在多个存储器中。当通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号，将连续的多个数字脉冲信号按照一定的顺序存储在所述存储器中。比如，如图2所示采用两个RAM时，则第一个RAM存储第一个粒子脉冲信号，第二个RAM存储后续的第二个粒子脉冲信号。步骤S303、获取上述粒子脉冲信号的多个判据参数，根据每个判据参数对应的阈值或者两个或者多个判据参数的组合对应的组合阈值，对上述粒子脉冲信号进行甄别处理。当通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，处理模块采用并行流水线工作方式实时依次从所述多个存储器中提取出数字脉冲信号进行甄别处理；或者；当通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号，从所述环形存储器中依次提取出所述多个数字脉冲信号中的每个数字脉冲信号进行甄别处理。比如，如图2所示采用两个RAM时，处理模块从第一个RAM中读出第一个粒子脉冲信号，结合已经得到的该第一个粒子脉冲信号的峰值，对第一个粒子脉冲信号的各个判据参数进行获取，获取的判据参数主要包括:脉宽、上升时间、下降时间、波形总积分、波形头部积分(上升阶段的积分)、波形尾部积分(下降阶段的积分)、波形感兴趣区域的积分以及待扩展的其他参数等等。在实际应用中，可以根据实际应用场景选取上述判据参数中的一个或者多个来进行判断处理。在本发明实施例中，需要对上述每个判据参数都分别设置一个阈值，该阈值可以是一个数值或者一个数值范围。在获得了上述第一个粒子脉冲信号的各个判据参数后，比较符合模块将根据设置好的判据阈值对该第一个粒子脉冲信号进行并行甄别，若所有的判据参数均符合相应的阈值的要求，则判断该第一个粒子脉冲信号为有效的数字脉冲信号，将该第一个粒子脉冲信号输出；否则，抛弃该第一个粒子脉冲信号。本发明实施例通过存储器来存储连续的多个粒子脉冲信号的目的在于上一个粒子脉冲信号在进行处理的同时下一个粒子脉冲信号还可以存储，从而使得处理模块对粒子脉冲信号进行甄别处理的死时间大大减小，甚至为O。需要特别说明的是，由于某些场合中，两个粒子脉冲信号可能在单独的判据参数上基本相同，但却在两个判据参数或者多个判据参数的组合上存在较大差别，例如常用的波形头部积分与波形总积分的比值、波形尾部积分和波形总积分的比值等等。因此，在实际应用中，还可以设置上述两个或者多个判据参数的组合对应的组合阈值。在比较符合模块中，除了对单独的各个判据参数进行比较外，还可以根据上述组合阈值对粒子脉冲信号的两个或者多个判据参数的组合进行判断处理，当所述粒子脉冲信号的所述两个或者多个判据参数符合所述组合阈值时，则判断所述粒子脉冲信号为有效的数字脉冲信号。
实施例二该实施例提供了一种对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，其具体结构如图4所示，包括如下的模块:阈值设定模块41，用于分别设定数字脉冲信号的每个判据参数的阈值。判据参数获取模块42，用于采用并行流水线工作方式实时获取待甄别的数字脉冲信号的多个判据参数，所述的数字脉冲信号的多个判据参数包括:脉宽、上升时间、下降时间、波形总积分、波形头部积分、波形尾部积分、波形感兴趣区域的积分中的一个或者多个。判断处理模块43，用于当所述判据参数获取模块所获取的多个判据参数中的每个判据参数都符合所述阈值设定模块所设定的阈值时，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。进一步地，所述装置还可以包括:信号存储模块44，用于通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，每个存储器存储一个数字脉冲信号，或者；通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号。具体的，所述的判据参数获取模块42，还用于当所述信号存储模块通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，依次从所述多个存储器中提取出数字脉冲信号进行甄别处理，或者；当所述信号存储模块通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号时，从所述环形存储器中依次提取出所述多个数字脉冲信号中的每个数字脉冲信号进行甄别处理。具体的，所述的判据参数获取模块42，还用于将数字脉冲信号输入到FPGA中，通过串并转换处理降低所述数字脉冲信号的频率，利用噪声甄别处理去掉所述数字化脉冲信号中的噪声信号，从所述数字化脉冲信号中提取出有效的粒子脉冲信号；通过数字寻峰处理获取所述粒子脉冲信号的峰值，并将所述粒子脉冲信号存储到存储器中。具体的，所述的阈值设定模块41，还用于设置所述两个或者多个判据参数的组合对应的组合阈值；所述的判断处理模块43，还用于当所述数字脉冲信号的所述两个或者多个判据参数符合所述组合阈值时，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。应用本发明实施例的装置对数字脉冲信号进行甄别处理的具体处理过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。上述本发明实施例已成功应用于ITER (国际热核聚变实验堆计划，InternationalThermonuclear Experimental)国际合作项目中的 NFM(Neutron Flux Monitor,中子通量监测)系统，实现多判据并行流水线实时在线甄别，进行Y、α以及本底射线的剔除，提取出中子信号。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。综上所述，本发明实施例由于采用了多判据并行处理的方法，只要数字脉冲信号在波形上存在着的区别，都可以作为一个判据参数来进行粒子筛选，因此该方法能够最大限度的区分出具有不同波形特征的脉冲。本发明实施例通过使用RAM等存储器来存储连续的多个数字脉冲信号，实现了完全的流水线工作方式，整个数字脉冲信号甄别系统的死时间极小，实时性能高。本发明实施例中的判据参数及其阈值都可由用户自由设定，灵活性大，不同的判据参数组合就可应用在不同的工作场合，适用范围很广。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种对数字脉冲信号进行甄别处理的方法，其特征在于，分别设定数字脉冲信号的每个判据参数的阈值，所述方法具体包括: 获取数字脉冲信号的多个判据参数； 当所述多个判据参数中的每个判据参数都符合所述设定的阈值，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的方法，其特征在于，所述的数字脉冲信号的多个判据参数包括:脉宽、上升时间、下降时间、波形总积分、波形头部积分、波形尾部积分、波形感兴趣区域的积分中的一个或者多个。
3.根据权利要求1所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的方法，其特征在于，所述方法还包括: 通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，每个存储器存储一个数字脉冲信号，依次从所述多个存储器中提取出数字脉冲信号进行甄别处理； 或者； 通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号，从所述环形存储器中依次提取出所述多个数字脉冲信号中的每个数字脉冲信号进行甄别处理。
4.根据权利要求1所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的方法，其特征在于，所述的获取数字脉冲信号的多个判据参数包括: 将数字脉冲信号输入到现场可编程阵列中，通过串并转换处理降低所述数字脉冲信号的频率，利用噪声甄别处理去掉所述数字化脉冲信号中的噪声信号，从所述数字化脉冲信号中提取出有效的粒子脉冲信号； 通过数字寻峰处理获取所述粒子脉冲信号的峰值，并将所述粒子脉冲信号存储到存储器中。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的方法，其特征在于，所述的当所述多个判据参数中的每个判据参数都符合所述设定的阈值，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号，还包括: 设置所述两个或者多个判据参数的组合对应的组合阈值，当所述数字脉冲信号的所述两个或者多个判据参数符合所述组合阈值时，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。
6.一种对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，其特征在于，所述方法具体包括: 阈值设定模块，用于分别设定数字脉冲信号的每个判据参数的阈值 判据参数获取模块，获取待甄别的数字脉冲信号的多个判据参数； 判断处理模块，用于当所述判据参数获取模块所获取的多个判据参数中的每个判据参数都符合所述阈值设定模块所设定的阈值时，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。
7.根据权利要求6所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，其特征在于，所述装置还包括: 信号存储模块，用于通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，每个存储器存储一个数字脉冲信号，或者；通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，其特征在于:所述的判据参数获取模块，还用于当所述信号存储模块通过多个存储器来切换存储多个数字脉冲信号，依次从所述多个存储器中提取出数字脉冲信号进行甄别处理，或者；当所述信号存储模块通过一个环形存储器来存储多个数字脉冲信号时，从所述一个环形存储器中依次提取出所述多个数字脉冲信号中的每个数字脉冲信号进行甄别处理。
9.根据权利要求8所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，其特征在于: 所述的判据参数获取模块，还用于将数字脉冲信号输入到现场可编程阵列中，通过串并转换处理降低所述数字脉冲信号的频率，利用噪声甄别处理去掉所述数字化脉冲信号中的噪声信号，从所述数字化脉冲信号中提取出有效的粒子脉冲信号； 通过数字寻峰处理获取所述粒子脉冲信号的峰值，并将所述粒子脉冲信号存储到存储器中。
10.根据权利要求6或7或8或9所述的对数字脉冲信号进行甄别处理的装置，其特征在于: 所述的阈值设定模块，还用于设置所述两个或者多个判据参数的组合对应的组合阈值； 所述的判断处理模块，还用于当所述数字脉冲信号的所述两个或者多个判据参数符合所述组合阈值时，则判断 所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。
全文摘要
本发明涉及一种对数字脉冲信号进行甄别处理的方法和装置。该方法主要包括分别设定数字脉冲信号的每个判据参数的阈值，所述方法具体包括采用并行流水线工作方式实时获取数字脉冲信号的多个判据参数；当所述多个判据参数中的每个判据参数都符合所述设定的阈值，则判断所述数字脉冲信号为有效的数字脉冲信号。本发明实施例由于采用了多判据并行流水线实时处理的方法，不仅实时性能很高，而且只要数字脉冲信号在波形上存在着的区别，都可以作为一个判据参数来进行粒子筛选，因此能够最大限度的区分出具有不同波形特征的脉冲。
文档编号H03K5/125GK103166606SQ20111042827
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者阴泽杰, 李世平, 杨青巍, 徐修峰, 曹宏睿, 袁国梁 申请人:中国科学技术大学