支持元素定性定量分析的数字多道系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及XRF领域高分辨率探测器的信号处理和元素的定性定量分析领域，特别涉及一种支持元素定性定量分析的数字多道系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中的多道技术抵抗来自高压电源的空间辐射所产生的周期性干扰能力较弱，无法通过软件来调整探测器信号的脉冲成型时间等参数，且因为峰值检测时间过长而导致整个系统的采样死时间过大从而影响样品测试准确性，且在处理探测器较高频率的脉冲信号时容易堵塞，而导致计数率较低。
[0003]另外，现有技术中的多道仅仅是得到谱形数据，没有进一步对数据做处理的能力，必须用外接的电脑或者PDA去专门处理谱形数据从而去做进一步分析，这样需要在不同的平台上开发光谱分析算法，跨平台移植难度较大。最后，现有技术中的多道使用过多的放大器导致发热量较大，板子面积较大。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种结构简单、成本低、精度高的支持元素定性定量分析的数字多道系统。
[0005]为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种支持元素定性定量分析的数字多道系统，包括:信号输入端；高阻隔离电路，输入端与信号输入端连接，用于去除输入信号的高频干扰，给输入信号提供高阻抗隔离，并给信号一个固定的时间常数；二次放大可调矩阵电路，输入端与高阻隔离电路的输出端连接，用于给放大或缩小所述高阻隔离电路输出的信号幅度，使输出信号幅度落在模数转换电路的理想动态范围内；模数转换电路，输入端与二次放大可调矩阵电路的输出端连接，用于将模拟信号转换成数字信号；多道分析逻辑单元，输入端与模数转换电路的输出端连接，用于将检测到的峰值电压转换为脉冲计数，并将脉冲计数存放在一维数组内的相应位置从而得到实时光谱数据；双端口内存，与多道分析逻辑单元的输出端连接，用于保存当前的光谱数据和数字多道参数设置及状态信息；嵌入式处理器，与双端口内存连接，用于通过其内置的实时嵌入式操作系统周期性访问双端口内存，以获取最新的光谱数据和状态信息，同时嵌入式处理器控制二次放大可调矩阵电路的放大倍数；谱形滤波单元，与嵌入式处理器连接，用于对嵌入式处理器接收到的谱形数据做软件滤波；谱形分解单元，与谱形滤波单元的输出端连接，用于对滤波后的谱形进行分解得到各元素的特征能量峰；定性分析单元，与谱形分解单元的输出端连接，用于基于谱形分解后的结果计算出存在的各元素；定量计算单元，与定性分析单元的输出端连接，用于根据已存在的元素得到各元素精确含量。
[0006]优选地，还包括:脉冲选择逻辑单元，模数转换电路通过脉冲选择逻辑单元与多道分析逻辑单元连接，用于实现堆积排除功能以去除无用的脉冲信号。
[0007]优选地，还包括:数字脉冲整形单元，模数转换电路通过数字脉冲整形单元与多道分析逻辑单元连接，用于稳定信号并将正态信号整形成正梯形波信号，以使检测峰值电压稳定可靠。
[0008]优选地，还包括:内存通讯接口，多道分析逻辑单元通过内存通讯接口与双端口内存连接，用于将实时光谱数据发送给双端口内存。
[0009]优选地，还包括:浮点运算单元，与嵌入式处理器连接，定量计算单元通过浮点运算单元得到各元素精确含量。
[0010]优选地，还包括:无线路由模块，与定量计算单元连接，用于将计算出来的结果连同设置参数一起通过无线网络的方式传递给客户终端。
[0011 ] 优选地，浮点运算单元为单独设计基于SMD技术的硬件浮点运算单元，提供64位/128位宽的矢量操作，配合优化后的算法代码，使提高海量迭代浮点运算的速度。
[0012]优选地，多道分析逻辑单元、双端口内存、嵌入式处理器、谱形滤波单元、谱形分解单元、定性分析单元和定量计算单元集成在一块带ARM处理器的FPGA中。
[0013]优选地，嵌入式处理器由ARM核逻辑实现。
[0014]本发明的测量精度可达到国外同类型的数字化多道顶尖水平，可靠性与稳定性比同类型产品大幅度提升，使得跨平台部署终端成为可能，且装配在XRF仪器上，极大缩减仪器空间结构，同时使得便携式XRF产品的实现成为现实。
【附图说明】
[0015]图1示意性地示出了本发明的结构示意图。
[0016]图中附图标记:1、信号输入端；2、高阻隔离电路；3、二次放大可调矩阵电路；4、模数转换电路；5、多道分析逻辑单元；6、双端口内存；7、嵌入式处理器；8、谱形滤波单元；9、谱形分解单元；10、定性分析单元；11、定量计算单元；12、脉冲选择逻辑单元；13、数字脉冲整形单元；14、内存通讯接口 ；15、浮点运算单元；16、无线路由模块；17、S1-Pin探测器。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0018]请参考图1，本发明提供了一种支持元素定性定量分析的数字多道系统，适用XRF领域硅-PIN，SDD,硅锂等高分辨率探测器的信号处理和元素的定性定量分析。
[0019]该系统包括:信号输入端I ;高阻隔离电路2，输入端与信号输入端I连接，用于去除输入信号的高频干扰，给输入信号提供高阻抗隔离，并给信号一个固定的时间常数；二次放大可调矩阵电路3，输入端与高阻隔离电路2的输出端连接，用于给放大或缩小所述高阻隔离电路2输出的信号幅度，使输出信号幅度落在下述模数转换电路4的理想动态范围内；模数转换电路4，输入端与二次放大可调矩阵电路3的输出端连接，用于将模拟信号转换成数字信号；多道分析逻辑单元5，输入端与模数转换电路4的输出端连接，用于将检测到的峰值电压转换为脉冲计数，并将脉冲计数存放在一维数组内的相应位置从而得到实时光谱数据；双端口内存6，与多道分析逻辑单元5的输出端连接，用于保存当前的光谱数据和数字多道参数设置及状态信息；嵌入式处理器7，与双端口内存6连接，用于通过其内置的实时嵌入式操作系统周期性访问双端口内存6，以获取最新的光谱数据和状态信息，同时嵌入式处理器7控制二次放大可调矩阵电路3的放大倍数；谱形滤波单元8，与嵌入式处理器7连接，用于对嵌入式处理器7接收到的谱形数据做软件滤波；谱形分解单元9，与谱形滤波单元8的输出端连接，用于对滤波后的谱形进行分解得到各元素的特征能量峰；定性分析单元10，与谱形分解单元9的输出端连接，用于基于谱形分解后的结果计算出存在的各元素；定量计算单元11，与定性分析单元10的输出端连接，用于根据已存在的元素得到各元素精确含量。
[0020]由于采用了上述技术方案，本发明具有结构简单、成本低、精度高的特点。
[0021]优选地，还包括:脉冲选择逻辑单元12，模数转换电路4通过脉冲选择逻辑单元12与多道分析逻辑单元5连接，用于实现堆积排除功能以去除无用的脉冲信号。
[0022]优选地，还包括:数字脉冲整形单元13，模数转换电路4通过数字脉冲整形单元13与多道分析逻辑单元5连接，用于稳定信号并将正态信号整形成正梯形波信号，以使检测峰值电压稳定可靠。
[0023]优选地，还包括:内存通讯接口 14，多道分析逻辑单元5通过内存通讯接口 14与双端口内存6连接，用于将实时光谱数据发送给双端口内存6。
[0024]优选地，还包括:浮点运算单元15，与嵌入式处理器7连接，定量计算单元11通过浮点运算单元15得到各元素精确含量。
[0025]优选地，还包括:无线路由模块16，与定量计算单元11连接，用于将计算出来的结果连同设置参数一起通过无线网络的方式传递给客户终端。
[0026]优选地，浮点运算单元15为单独设计基于SMD技术的硬件浮点运算单元，提供64位/128位宽的矢量操作，配合优化后的算法代码，使提高海量迭代浮点运算的速度。
[0027]优选地，多道分析逻辑单元5、双端口内存6、嵌入式处理器7、谱形滤波单元8、谱形分解单元9、定性