一种改善核能谱仪ADC微分非线性方法与流程

本发明涉及一种改善核能谱仪adc微分非线性方法。

背景技术：

能谱测量是核技术的主要手段，近代核能谱仪以adc为核心，它首先由核探测器将辐射转换为电脉冲，脉冲幅度正比于射线能量，不同核元素具有自己的特征能量，这些能量由于放射性的起伏涨落特性，理想情况下按高斯分布。核素的强度(含量)正比于单位时间的脉冲数(计数率)、能谱仪将放大、整形的电脉冲送入adc，将幅度转换为数字量，计数器记录计数率，测出幅度——计数率的分布曲线，即能量——强度的谱曲线。

在能谱测量领域将adc的数字分度成为“道”。例如12位adc，且每lsb为一道，则该谱仪被称为“1024”道谱仪。如果道宽变宽，意味着落入该道的脉冲增多，该点计数率值上升；如果道宽变窄计数降低，这明显导致谱线畸变，使能谱仪的重要指标——能量分辨率变差。

sar型adc的偶数道宽为电阻网络最低电平，虽有误差尚比较一致，奇数道宽为若干参考电平之差，这种不一致更明显，其中尤其在一半总道数道宽偏差最为严重，对于8位adc，127道处的道宽如以下等式(1)所示：

即使后一项的误差为0，当vr7的误差为±0.5lsb时，w127将达9.7mv之多。

实际工作中的adc存在着噪声、电源抖动等随机干扰，使得道宽的两个边界围绕着平均位置起伏涨落，也会造成道宽的不一致。adc的积分和微分非线性根源在芯片集成扩散电阻的离散性，特别是微分非线性这种细节分度的差异难以弥补。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：

克服现有技术的缺陷，提出一种改善核能谱仪adc微分非线性方法。解决实际工作中的adc存在着噪声、电源抖动等随机干扰使得道宽的两个边界围绕着平均位置起伏涨落，造成的道宽不一致的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种改善核能谱仪adc微分非线性方法，包括以下步骤：

s1、处理器检测到输入脉冲后进入中断程序，并使dac锁存道宽均匀数m以内的任意数n作为当前道宽均匀数；

s2、将所述输入脉冲的脉冲幅值输入adc以进行模数转换，生成脉冲幅值数字信号；

s3、任意数n的数字信号经过dac的数模转换后生成δn的模拟电压，并将模拟电压δn输入adc以进行模数转换，并生成道宽均匀数的数字信号；

s4、处理器接收脉冲幅值数字信号和道宽均匀数的数字信号，并将所述脉冲幅值对应的地址单元中存储的计数值加1；

s5、将当前道宽均匀数n的值加1，并判断n的值是否达到m+1，如果达到m+1，则将n置0，并且中断程序返回，同时所述方法返回步骤s1，如果未达到m+1，则中断程序返回，同时所述方法返回步骤s1。

根据本发明的一个实施例，所述处理器是单片机。

根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，输入脉冲经过展宽器展宽后，再将输入脉冲的脉冲幅值输入adc。

根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，输入脉冲经过展宽器展宽，再经过运算放大器进行差动后，再将输入脉冲的脉冲幅值输入adc。

根据本发明的一个实施例，在步骤s3中，还包括处理器延时，以等待adc将脉冲幅值读取完成，再将δn输入adc。

根据本发明的一个实施例，在步骤s3中，模拟电压δn通过运算放大器后，再输入adc。

根据本发明的一个实施例，所述运算放大器的增益为1。

根据本发明的一个实施例，在步骤s4中，还包括处理器识别预定脉冲幅值，并保留预定脉冲幅值对应的地址单元的存数，同时滤除其它脉冲幅值对应的地址单元的存数。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)采用软件将幅度转换为地址进行计数，有效地消除了同一功能硬件电路的数字干扰。

(2)未占用处理器过多的资源，使道宽均匀电路大为简化，只需一个比较器，占用一根口线供查询，硬件电路简单。

(3)用软件代替硬件使系统可靠性提高。

(4)解决了道宽的两个边界围绕着平均位置起伏涨落，造成的道宽不一致的问题。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的原理图。

图2是根据本发明的实施例的改善核能谱仪adc微分非线性的方法流程图。

具体实施方式

以下参照附图，详细描述本发明的实施例。

如图1和图2所示，改善核能谱仪adc微分非线性方法包括以下步骤：

s1、处理器检测到输入脉冲后进入中断程序，并使dac锁存道宽均匀数m以内的任意数n作为当前道宽均匀数。

在本发明的实施例中，处理器可以是单片机(mcu)，mcu检测到输入脉冲后进入中断程序，并将道宽均匀数m以内的任意数n作为当前道宽均匀数锁存在dac以进行数模转换，n的值通常可设置为0。

s2、将所述输入脉冲的脉冲幅值输入adc以进行模数转换，生成脉冲幅值数字信号。

如图1所示，输入脉冲经过展宽器展宽，再经过运算放大器a进行差动后，再将输入脉冲的脉冲幅值输入adc以进行模数转换。输入脉冲经展宽器适当展宽，以保证在adc转换期间的正确取值，这一点是脉冲幅值adc转换所必须的。图1中的各电阻r的值相等，因此，运算放大器的增益为1。

在本发明的实施例中，如果adc是高速adc器件，则adc可直接对展宽后的脉冲幅值进行模数转换，如果adc是中速或低速adc器件，则mcu需要等待adc将脉冲幅值读取并转换完成后再进行操作s3。

s3、任意数n的数字信号经过dac的数模转换后生成模拟电压δn，并将模拟电压δn输入adc以进行模数转换，并生成道宽均匀数的数字信号。

dac接收mcu发出的道宽均匀数n，并转换为δn的模拟电压，由于mcu输出的n为0～m的循环数，故dac输出的也是周期性阶梯道宽均匀信号。随后，道宽均匀信号输入增益为1的运算放大器a，并生成道宽均匀数的数字信号。

s4、处理器接收脉冲幅值数字信号和道宽均匀数的数字信号，并将所述脉冲幅值对应的地址单元中存储的计数值加1。

在本发明的实施例中，mcu识别预定脉冲幅值，并保留预定脉冲幅值对应的地址单元的存数，同时滤除其它脉冲幅值对应的地址单元的存数。以幅值为地址，将该地址寄存器的内容加1。这表示这种幅度的脉冲增加了一个，mcu记录不同的预定幅值的脉冲，并滤除噪声产生的脉冲，以完成幅值分布测量，并以此为根据完成能量——强度的谱曲线。

s5、将当前道宽均匀数n的值加1，即n＝n+1，之后判断n的值是否达到m+1，如果达到m+1，则将n置0，并且中断程序返回，同时所述方法返回步骤s1，如果未达到m+1，则中断程序返回，同时所述方法返回步骤s1。

在本发明的实施例中，mcu输出的n为0～m的循环数，在循环后n的值自增1，如果自增1后n的值达到m+1，则将n置零后再重新循环，如果n的值未达到m+1，则直接重新循环，直到脉冲幅值测量完毕，完成能量——强度的谱曲线。

综上所述，改善核能谱仪adc微分非线性的方法采用mcu将幅度转换为地址进行计数，有效地消除了同一功能硬件电路的数字干扰。这种干扰是地址脉冲进入地址寄存器，使寄存器各位随地址脉冲的输入而不断的改变状态，各位状态的跃变通过电源、地线以及电磁耦合而产生的一种干扰。道宽均匀数n可任意选择。本发明的方法不增加硬件负担，仅改变道宽均匀数寄存器的赋值。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。