一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量方法及系统

本发明涉及电荷测量系统，尤其涉及一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量方法及系统。

背景技术：

1、高精度电荷测量系统在正电子发射计算机断层成像(positron emissiontomography,pet)、高能物理实验等领域均有广泛的应用。为了实现高精度的电荷测量，数字求和法常常被使用，数字求和法对成形之后的模拟电压信号进行模拟数字转换，然后在数字信号处理器件中对信号进行波形面积求和处理，进而得到输入信号的电荷信息。其误差主要由为数字求和部分贡献，数字求和误差的主要来源可以分为由采样起点随机带来的误差以及噪声带来的误差。在只考虑噪声对电荷精度的影响时，随着求和点数的增大，电荷精度应该先变好再变差。在只考虑采样起点随机带来的影响时，随着求和点数增加至峰值点后，求和点数越大，电荷精度越好，但当下一个求和点的码值很小时，电荷精度基本上不会再改善。

2、因此可以通过寻找最佳求和点数来最优化数字求和法的测量精度。可以通过将不同求和点数下的电荷测量值传送至电脑，在电脑中进行电荷精度的计算，从而寻找到最佳求和点数，再将最佳求和点数配置到数字求和逻辑中。然而这种方法需要电子学输出大量求和数据，并且还需要依赖软件进行计算，存在操作繁琐、效率不够高的问题。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量方法及系统，在fpga内的计算寻找最佳求和点数区间的下限，减少了自动寻找最佳求和点数的时间，进一步提升最佳求和点获取的效率。

2、本发明提出的一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量方法，包括如下步骤：

3、s1：获取模拟输入信号的幅度码值，利用幅度码值对最佳求和点数扫描区间下限进行计算得到下限求和点数，将下限求和点数作为初次配置求和点数；

4、s2：获取采样数据，计算在初次配置求和点数下采样数据的多次求和值以及多次求和值的平均值，并将每次求和值存入ram中；

5、s3：根据采样数据的平均值和储存于ram中的每次求和值计算得到初次配置求和点数下采样数据的电荷精度；

6、s4：将初次配置求和点数加一后作为当前配置求和点数，重复进入步骤s2和s3计算在当前配置求和点数下采样数据的电荷精度，直至当前配置求和点数下的电荷精度大于上一个配置求和点数下的电荷精度，输出上一个配置求和点数，将上一个配置求和点数作为最佳求和点数；

7、s5：将最佳求和点数配置到数字求和逻辑中，利用数字求和逻辑对电荷进行测量。

8、进一步地，在步骤s1中具体包括：

9、获取模拟输入信号的幅度码值，从模拟输入信号的起始点开始遍历幅度码值；

10、当第n个幅度码值vn小于计算值vm时，则下限求和点数遍历完成，输出n-1个下限求和点数，将下限求和点数作为初次配置求和点数；

11、计算值vm的计算公式如下：

12、

13、其中，vi表示第i个幅度码值。

14、进一步地，所述获取拟输入信号的幅度码值，具体包括：

15、通过adc对模拟输入信号的基线部分进行采样，获取采样的码值，计算码值的平均值，将平均值作为基线码值；

16、计算模拟输入信号的波形数据与基线码值的差值，将差值作为幅度码值。

17、进一步地，在步骤s2中，具体包括：

18、获取采样数据，计算采样数据的平均值；

19、计算下限求和点数下的采样数据的f个求和值以及求和值的平均值；

20、将f个求和值存入ram中。

21、进一步地，在步骤s3中，具体包括：

22、将采样数据的平均值和储存于ram中的每次求和值分别做差得到diff，计算diff的平方并累加得到数据p；

23、将计算数据的数目与求和平均值的平方的乘积得到数据q，所述计算数据的数目为f；

24、将数据p和数据q的比值用于表征电荷精度

25、进一步地，的计算公式如下：

26、

27、p＝(sum1-summean)2+(sum2-summean)2+…+(sumframe-summean)2

28、q＝frame×summean2

29、其中，frame表示计算数据的数目，sumz表示储存于ram中的z次求和值，z＝1,···,frame，summean表示求和平均值。

30、进一步地，在步骤s5中，具体包括：

31、将最佳求和点数配置到数字求和逻辑中；

32、通过adc对实际输入信号的基线部分采样码值并对码值取平均得到实际码值平均值，将实际码值平均值作为基线码值；

33、从实际输入信号的起始求和点开始计算采样点的码值与基线码值的差值，得到起始求和点下采样点的有效数值；

34、依次遍历实际输入信号起始求和点之后的求和点，计算之后求和点下采样点的有效数值，直至遍历到最佳求和点数；

35、将所有的有效数值求和并输出，将输出的有效数值作为电荷测量值。

36、一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量的系统，包括获取扫描模块、预处理模块、电荷精度计算模块、最佳求和点数计算模块和电荷测量模块；

37、所述获取扫描模块用于获取模拟输入信号的幅度码值，利用幅度码值对最佳求和点数扫描区间下限进行计算得到下限求和点数，将下限求和点数作为初次配置求和点数；

38、所述预处理模块用于获取采样数据，计算在初次配置求和点数下采样数据的多次求和值以及多次求和值的平均值，并将每次求和值存入ram中；

39、所述电荷精度计算模块用于根据采样数据的平均值和储存于ram中的每次求和值计算得到初次配置求和点数下采样数据的电荷精度；

40、所述最佳求和点数计算模块用于将初次配置求和点数加一后作为当前配置求和点数，重复进入所述预处理模块和电荷精度计算模块计算在当前配置求和点数下采样数据的电荷精度，直至当前配置求和点数下的电荷精度大于上一个配置求和点数下的点和精度，输出上一个配置求和点数，将上一个配置求和点数作为最佳求和点数；

41、所述电荷测量模块用于将最佳求和点数配置到数字求和逻辑中，利用数字求和逻辑对电荷进行测量。

42、本发明提供的一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量方法及系统的优点在于：本发明结构中提供的一种基于自动寻找最佳求和点数的电荷测量方法及系统，可以自动寻找最佳求和点数、并简化了刻度的复杂度以及实现高测量精度，具体为：在fpga内自动寻找最佳求和点数，不需要电子学输出大量求和数据，也不依赖软件，更加快速便捷，其中，自动寻找最佳求和点数的逻辑能够自动高效地计算出数字求和中的最佳求和点数，相比于离线寻找最佳求和点数，无需输出大量求和数据，也不需要依赖软件，更加快速便捷；另外在fpga内的计算寻找最佳求和点数区间的下限，减少了自动寻找最佳求和点数的时间，进一步提升最佳求和点获取的效率。