CN101852861A - 基于峰值侦测的多道脉冲幅度分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明型涉及一种电压脉冲峰值幅度分析仪器，包括峰值侦测电路、AD转换电路、计数累加电路和时序控制电路。峰值侦测电路容性电压跟随器由双向开关二极管组与皮法级电容组成，响应速度快。实际测试表明这种电路可以连续侦测频率为350kHz以下的正弦波、锯齿波等有一定下降沿的波形，对波形前沿时间没有要求，尤其适合核脉冲信号的测量。这种设计简化峰值处理过程，电路简洁可靠，节约成本，便于推广。

Description

基于峰值侦测的多道脉冲幅度分析仪

技术领域

本发明涉及一种电压脉冲峰值幅度分析仪器，特别应用于放射性分析的多道脉冲幅度分析仪器或频率不高于350KHz且有一定下降沿的脉冲峰值测量。

背景技术

在核技术研究和应用的领域中，经常需要测量射线的能谱，它是将脉冲信号按幅度的大小进行分类并记录每类信号的数目，将得到的数据绘制成谱图形，便可具体分析射线的种类以及辐射强度。核辐射信号具有极强的随机性，波形复杂，经过多极信号处理电路后，送入多道脉冲幅度分析器的信号上升沿极小，频率较高，仪器要逐个测量脉冲信号的幅度而尽可能不漏测，保证能谱图的准确性。现有的多道脉冲幅度分析器常采用峰值保持方式测量脉冲峰值幅度，但电容的充放电要占用较多的时间，因而容易漏测脉冲数据，具有较大的仪器死时间。或提高硬件成本使用各种手段弥补死时间身缺陷，但这会使仪器的保养维护困难，更因价格高昂难以推广。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和限制，从脉冲峰值测量这一根本问题出发，设计一种基于峰值侦测的多道脉冲幅度分析仪。

本发明的技术方案如下：

基于峰值侦测的多道脉冲幅度分析仪，其特征在于包括峰值侦测电路、AD转换电路、计数累加器和时序控制器，所述峰值侦测电路可连续、快速侦测出脉冲的峰值点，所述AD转换电路将该点电压转换成作为道址的数字量，所述计数累加器对数字量加以存储，所述时序控制器完成对整个测量过程的控制并将测量结果发送到PC机以谱图形显示。

所述峰值侦测电路是一种由电压比较器、电压跟随器构成的基于二极管钳位的电压比较器电路，用于分析脉冲信号峰值点；所述峰值侦测电路的电压跟随器由双向开关二极管组与皮法级电容组成，响应速度快。实际测试表明这种电路可以连续侦测频率为350KHz以下的正弦波、锯齿波等有一定下降沿的波形，但对波形前沿时间没有要求，尤其适合核脉冲信号的测量。

所述AD转换电路是一种触发整形电路、12位并行高速AD转换器和转换状态变换电路组成，触发整形电路为一单稳态触发器，输出脉宽可调，保证AD转换器连续、可靠工作。峰值侦测信号经过整形后触发启动AD转换器，将峰值电压转换成数字量。转换状态变换电路将短暂的转换状态标志脉冲变换为保持时间长的高低交替电平，确保每一次转换数据都能被记录。

所述计数累加器由8K×8的随机存储器与2片4位可预置数计数器构成，所述计数累加电路完成数据存储和计数加1任务。以AD转换结果作为存储器地址，两片级联的可预置数计数器在时序控制器控制下置入该地址内原有计数，随后进行加1运算，最后将加1结果写入数据存储器。

所述时序控制器为一片高性价比单片机，通过编程完成测量前随机存储器的数据清零、计数累加器控制和数据上传功能。人机操作指令均由上机程序发出，整个电路板上只有一个单片机复位按键，同时设置有两个LED指示灯，方便监测仪器工作状态和指令收发情况。

本发明有益效果如下：

本发明简化峰值处理过程，电路简洁可靠；仪器死时间小；仪器功耗低；可采用USB供电，制成便携式仪器，低成本，应用于科研、民用等领域。

附图说明

图1是本发明结构框图；

图2是峰值侦测电路(1)原理图；

图3是AD转换电路(2)原理图；

图4是计数累加器(3)原理图；

图5是时序控制器(4)程序流程图；

具体实施方式

下面我们将结合附图对发明作进一步的说明

如图1，基于峰值侦测的多道脉冲幅度分析仪，包括峰值侦测电路(1)、AD转换电路(2)、计数累加器(3)和时序控制器(4)。

如图2，所述峰值侦测电路(1)是一种基于二极管钳位的电压比较器电路。当脉冲信号进入上升沿时，电容C1经二极管D1充电，Vin＞Vc1，比较器输出高电平；当脉冲进入下降沿后，D1截止，随后D2导通，C1放电，Vin＜Vc1，比较器发生翻转，输出一个下降沿信号。电路的巧妙之处在于两个二极管可以为比较器的稳定动作提供足够压差。

如图3，所述AD转换电路(2)选用AD7492AR作为AD转换芯片，在触发信号下降沿处开始转换，同时BUSY端变为高电平，转换时间为810ns，随后BUSY恢复为低电平。为保证AD7492的连续可靠触发，将峰值侦测电路(1)输出的下降沿信号经过74LS221单稳态触发器整形，变换为700ns宽的负脉冲。同时为保证BUSY端810ns宽的高电平能被时序控制器可靠识别，采用J-K触发器进行变换，假设第n次转换完成后J-K触发器输出高电平，则第n+1次转换完成后J-K触发器输出低电平。

如图4，所述计数累加器(3)由一片数据存储芯片HY6264和两个CD4510计数器组成。HY6264的地址线连接AD转换器数据输出端，数据线连接到CD4510的数据置入端。峰值电压由AD转换电路(2)转换完成后，转换结果将作为道址。时序控制器使能HY6264输出，随后将道址对应存储地址内的数据置入到计数器，再在CLK0端提供一个脉冲，使计数加1。CD4510的数据输出端经8个二极管接回HY6264的数据端，并将该数据写回存储器，完成数据累加过程。

如图5，时序控制器(4)按程序流程图编写单片机程序。程序特点是按查询标志量的方式来决定操作内容，当查询到ADC转换状态发生改变时，立即对数据累加器(3)进行控制。测量过程中单片机不断查询AD转换电路(2)的状态标志，以便高速响应完成数据处理，等待下一个脉冲到来。其它标志量则通过单片机外部中断和串口中断服务修改，当数据上传标志被置有效时，则将测量结果通过串口发送到PC机，绘制成谱图形。

Claims (1)

1.一种基于峰值侦测的多道脉冲幅度分析仪，包括峰值侦测电路(1)，AD转换电路(2)，计数累加器(3)和时序控制器(4)，其特征在于：

所述峰值侦测电路(1)是一种由电压比较器、电压跟随器构成的基于二极管钳位的电压比较器电路，用于分析脉冲信号峰值点；

所述AD转换电路(2)是一种触发整形电路、12位并行高速AD转换器和转换状态变换电路组成，触发整形电路为一单稳态触发器，输出脉宽可调，保证AD转换器连续、可靠工作，峰值侦测信号经过整形后触发启动AD转换器，将峰值电压转换成数字量，转换状态变换电路将短暂的转换状态标志脉冲变换为保持时间长的高低交替电平，确保每一次转换数据都能被记录；

所述计数累加器(3)由8K×8的随机存储器与2片4位可预置数计数器构成，所述计数累加器(3)完成数据存储和计数加1任务，以AD转换结果作为存储器地址，两片级联的可预置数计数器在时序控制器控制下置入该地址内原有计数，随后进行加1运算，最后将加1结果写入数据存储器；

所述时序控制器(4)是一种单片机，通过编程完成测量前随机存储器的数据清零、计数累加器控制和数据上传功能，人机操作指令均由上机程序发出，整个电路板上只有一个单片机复位按键，同时设置有两个LED指示灯，方便监测仪器工作状态和指令收发情况。

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