CN103226204A - 探测器信号的测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探测器信号的测试系统及方法，该系统包括：探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号；控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。本发明结构简单、设计难度小、成本低。

Description

探测器信号的测试系统及方法

技术领域

本发明涉及探测器测试技术领域，尤其涉及一种探测器信号的测试系统及方法。

背景技术

在高能物理学领域，主要研究对象是X/γ射线、各种微观粒子等，主要方法是研制相应的探测器进行探测实验，例如气体探测器、闪烁体探测器、半导体探测器等。为保证实验结果可信可靠，需要设计相应的标定测试系统和标定测试方法对这些探测器的性能进行标定，例如对探测器系统输出信号峰值、噪声阈值、能量响应等性能进行标定。

在高能物理探测实验中，通常入射粒子的能量信息是最为关心的，也就是通常需要测试探测器的输出信号幅度，通常的做法是用高精度A/D转换器直接测试探测器输出的能谱，对一些高速、窄脉冲的探测器输出信号，更需要高速高精度的A/D转换器。近年来还发展出直接使用Flash ADC来实现对探测器输出信号进行全波形采样，然后离线获得能谱的方法。一方面，高精度、高速的A/D转换器价格非常昂贵，高性能的Flash ADC则更加昂贵。另一方面，高精度、高速的A/D转换器或者Flash ADC需要设计相对比较复杂的外围电路和数据读出系统来保证高采样率和高精度以及数据的及时读出，这就增加了测试系统的复杂性和难度。因此，这种方式搭建的探测器测试标定系统虽然比较直观，但是造价高、难度大、整个系统也比较庞大。

此外，随着技术的发展和科学研究的需要，空间探测技术近年来发展迅速，越来越多航天器需要安装相应的探测器来实现在外太空观察各类目标，例如，太空天文望远镜则需要安装各类探测器来观测来自宇宙空间的各类射线，完成成像或者测试分析功能。由于在地球外太空存在着很多高能宇宙射线，例如电子、质子等各类高能带电粒子。这些高能带电粒子会对航天器上各类设备的功能和性能造成不良影响，严重的可能会导致部分设备失效。为了避免此类情况的发生，航天器上往往安装一个或多个全天候的粒子监测器，用于实时观测航天器运行轨道附近的高能带电粒子通量，如果发现带电粒子过多则发出预警信号通知航天器上敏感设备停止工作，进入保护模式，等待带电粒子通量降低到一定程度之后，再通知其他部分重新进入正常工作模式。为达到此目的，必须要对粒子监测器的噪声阈值进行标定，如果阈值设置过低，则会将较多的噪声信号误认为是有效信号而误报警，如果阈值设置过高，则会将有效信号误认为是噪声而漏报警，这都不是我们希望看到的结果。

另外，探测器在地球外空间很容易受到各类环境因素的影响，例如温度剧烈变化、带电粒子的轰击、老化等等，探测器的性能也会随之变化。这就需要能够对探测器进行不定时的在轨测试和标定工作，以便于及时修正探测器系统，从而保证整个系统工作正常。如果将前述探测器测试和标定系统应用到航天器上，则面临造价高、设计难度大、维护困难等诸多缺点。

综上所述，现有的探测器测试和标定系统虽然依赖于高性能的A/D转换器可以完成测试标定任务，但是存在系统复杂、造价高、技术难度大，且不适合用于航天器在轨测试标定等诸多缺点。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种探测器信号的测试系统及方法，用以解决现有技术存在的系统复杂、造价高、技术难度大，且不适合用于航天器在轨测试标定等诸多问题中的一种或多种。

一方面，本发明提供了探测器信号的测试系统包括：

探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；

脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号；

控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

另一方面，本发明还提供了一种探测器信号的测试方法，包括：

根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；

根据所述数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

本发明提供的技术方案将探测器输出的模拟脉冲信号转换为数字信号进行后续的测试处理，由此提高测试的方便性和准确性，降低成本，且系统结构简单，设计难度小，可以适用于地面或者航天器在轨运行期间的探测器测试和/或标定工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统实施例的原理框图；

图2为本发明的系统实施例在设定参考电平阈值时利用迭代法测试信号峰值的坐标图；

图3为本发明的系统实施例统计计数率测试噪声阈值的坐标图；

图4为本发明的方法实施例的流程图。

附图标记：

1-探测器

2-探测器信号处理模块  21-比较器  22-D/A转换器

3-脉冲信息采集模块  31-计数器  32-脉冲信息输出单元

33-高频时钟

4-控制模块  41-控制指令接口  42-数据接口

S1-S3-信号

D-过阈触发点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的探测器信号的测试系统实施例主要包括探测器信号处理模块2、脉冲信息采集模块3和控制模块4。

探测器信号处理模块2用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号。

脉冲信息采集模块3与所述探测器信号处理模块2的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号。

控制模块4分别与所述探测器信号处理模块2和脉冲信息采集模块3连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

上述技术方案中，探测器信号处理模块2与探测器1的输出端直接连接，利用一参考电平阈值，对探测器1的输出信号进行过阈甄别处理，在该输出信号高于该参考电平阈值时，输出过阈数字脉冲信号。探测器1输出的信号一般为模拟脉冲信号（如图2所示），现有技术都是采用A/D转换器来对此模拟脉冲信号进行测试，与现有技术不同的是，图1所示的实施例是将探测器输出的模拟脉冲信号转换为数字信号进行后续的测试处理，由此提高测试的方便性和准确性，降低成本。

可选地，探测器信号处理模块2包括一个比较器21和一个D/A转换器22。比较器，用于将探测器输出的模拟脉冲信号转换为具有预定宽度的数字脉冲信号，其待测信号输入端用于接收探测器的模拟脉冲信号。D/A转换器，用于输出所述参考电平阈值。D/A转换器22的输出端连接比较器21的参考电平阈值输入端，比较器21另一个输入端（待测电压输入端）连接探测器1的模拟脉冲信号输出端。这样，比较器21根据参考电平阈值来对探测器1的模拟脉冲信号进行甄别，如果模拟脉冲信号高于参考电平阈值，则输出相应宽度的过阈数字脉冲信号，而如果模拟脉冲信号低于参考电平阈值，比较器21无输出信号。D/A转换器22的控制信号由控制模块4提供，而比较器21的输出端则连接至脉冲信息采集模块3。

脉冲信息采集模块3主要用于完成比较器21输出的过阈数字脉冲信号的信息提取。可选地，脉冲信息采集模块3包括计数器31、高频时钟33和脉冲信息输出单元32。高频时钟，用于输出高频时钟信号；计数器，分别与所述探测器信号处理模块的输出端和所述高频时钟连接；脉冲信息输出单元，与所述计数器连接，用于获取每一个所述过阈数字脉冲信号的标志信息和宽度信息；其中，计数器31可以在输入过阈数字脉冲信号的上升沿对高频时钟33开始从零计数，在输入过阈数字脉冲信号的下降沿停止计数，计数值则反映了过阈脉冲的宽度信息；脉冲信息输出单元32则对每一个过阈数字脉冲信号输出过阈脉冲标志信息。这里，过阈脉冲标志信息是一个脉冲沿信号（例如上升沿、或者下降沿等等），而过阈脉冲宽度信息则是计数器31的当前计数结果。

可见，脉冲信息采集模块3不仅可以获取一个超过参考电平阈值的模拟脉冲信号到达标志，同时还可以获取模拟脉冲信号的过阈宽度信息。

控制模块4用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。例如：控制模块通过统计过阈脉冲标志可以测试各个参考电压值处的计数率，从而分析出噪声阈值；而通过过阈脉冲标志和过阈脉冲宽度，则可以实现测试探测器输出信号峰值的高速迭代方法。控制模块4的输出信号主要控制的是与其连接的D/A转换器22，控制模块4的输入信号是脉冲信息采集模块3的脉冲信息输出单元32输出的过阈数字脉冲信号标志和过阈脉冲宽度。为了方便、灵活地对整个测试系统和测试方法进行控制，控制模块4还设有了控制指令接口41和数据接口42。控制指令接口用于向所述控制模块输入各种指令；数据接口用于记录每个所述参考电平阈值处的计数率或累积时间以及当前状态。

一个可选地应用过程例如：探测器1输出的模拟脉冲信号经过比较器21转换为具有一定宽度的数字脉冲信号，脉冲信息采集模块2则对该数字脉冲信号进行分析，获取过阈脉冲标志信息和过阈脉冲宽度信息，控制模块4根据脉冲信息采集模块3的输出结果控制D/A转换器22来实现探测器1的信号峰值和噪声阈值的测试。

控制指令接口41用于向控制模块4输入各种指令，包括开始测试、停止测试、设置计数率累积时间、设置转折点、设置峰值累积时间。各个指令的功能可以设定如下：

开始测试：用于启动测试操作。

停止测试：用于停止测试操作，用户可以在测试过程中随时执行该指令停止当前测试操作。

设置计数率累积时间：计数率累积时间指的是搜寻噪声阈值时在每一个参考电压处统计计数率的时间。

设置转折点：转折点指的是一个参考电压值，低于此值则执行统计计数率操作，便于分析噪声阈值；高于此值则执行迭代搜寻信号峰值操作。

设置峰值累积时间：峰值累积时间指的是在迭代搜寻信号峰值的过程中的超时时间，如果超过该值则表示长时间没有过阈信号，当前比较器的参考电压便可以认为是探测器的信号峰值。

将各个重要的参数提供设置指令接口，便于用户根据不同探测器的需求而灵活设置。例如有的探测器和测试环境要求累积时间长，则可以设置比较长的计数率累积时间和峰值累积时间；有的探测器可以预计噪声阈值在某个值以下，则可以灵活设置转折点的值。

数据接口42可以是一个数组，用于记录每个阈值处的计数率或累积时间以及当前状态（是否执行过去、是否正在执行、是否还未执行）。

在累积计数率搜寻噪声阈值的操作过程中，记录的是当前参考电压处的计数率和状态值。

在迭代搜寻信号峰值的操作过程中，记录的是当前参考电压处的累积时间和状态值。

这里的状态值有三个状态，分别为正在执行、已执行和未执行。“正在执行”表示正在该参考电压处执行测试操作，“已执行”表示该参考电压已执行过测试操作，“未执行”表示该参考电压还未执行测试操作。通过区分不同的状态值，便于用户实时掌握测试进度。

数据接口42中的数据随着测试进度的执行而不断更新，外部可以随时读取以便于掌握测试过程数据和测试进度信息。这就为用户提供了方便直观的测试信息。

这里需要说明的是，脉冲信息采集模块3和控制模块4可以统一由FPGA、单片机等微控制器来实现，而探测器信号处理模块2中的比较器21和D/A转换器22则是比较常见的器件。这样，整个测试系统所需的器件比较少，而且对器件的要求比较低，器件的成本比起传统方案将大幅度下降，另外设计复杂性和难度也都大大降低，比较适合航天器上的探测器使用。

由上可知，可以利用图1所示实施例测试探测器1的信号峰值和噪声阈值。测试信号峰值的基本思路是使用D/A转换器22的输出为比较器21设置比较阈值，也即向比较器21输出参考电平阈值，通过逐步迭代来获取其最大值。具体而言，如图2，首先控制D/A转换器22为比较器21设置一个比较低的参考电平阈值S1，如果探测器1的输出信号超过过阈触发点D，也即探测器1的输出信号超过该参考电平阈值，则比较器21输出一个过阈触发信号S2（也就是一个过阈数字脉冲信号），每发生一次过阈触发则表示探测器1的输出信号大于该参考电平阈值S1，然后将D/A转换器22的输出值进行递增（也就是比较器21的参考电平阈值递增），等待下一次过阈触发。如此不断重复，直到在一个比较长的时间内没有超过参考电平阈值的信号出现，则表示寻找到探测器1的输出峰值，此时的D/A转换器22的输出值便是探测器1输出的模拟脉冲信号峰值。

D/A转换器22输出值的大小与其输入端的数字量成正比，数字量通常为8位、12位、16位等，因此D/A转换器22输出值的递增有一个最小步长。如果单纯的利用超过阈值就累加D/A转换器22输出值的方式，每次只能递增一个单位步长，这样迭代速度慢。为了加速迭代方法，就需要最大化地利用每次过阈触发信号，因此，脉冲信息采集模块3还提取过阈触发信号的脉冲宽度信息。通过脉冲宽度的不同来设置不同的递增步长，如果某次过阈数字脉冲信号S2的脉冲宽度比较长，则递增步长相应的也长。这样便充分提取了过阈数字脉冲信号S2的信息，使得迭代方法比较快速。这种依据脉冲宽度的不同来相应增加D/A转换器22输出值的优点是很显然的，因为在定阈值比较的情况下，如果比较器21输出的过阈触发信号比较宽，则对应的探测器输出信号幅度会比较高，如图2所示。递增步长的大小依赖于脉冲宽度的大小，同时也与探测器类型和输出信号特征有关，不同探测器可以根据实际探测器输出信号特征来确定采用的递增关系。

噪声阈值指的是探测器1的噪声和有效信号的分辨能力，也就相当于噪声引起的最大输出信号幅度。对于噪声阈值的测试，探测器1输出信号低于噪声阈值时，不能区分是正常的探测信号还是由于噪声引起的输出信号；探测器1的输出信号高于噪声阈值时，则可以认为是正常的探测器信号。噪声阈值是探测器的一个重要指标，人们往往希望噪声阈值越低越好。

为了确定噪声阈值，图1所示实施例可以采用在一个固定时间累计计数率的方式。首先，将D/A转换器22的输出从0开始按照1个步长递增，在每个步长位置累积一个固定的时间，在这个时间内统计比较器21的输出脉冲个数（也即过阈数字脉冲信号的个数，此时不再考虑输出脉冲宽度信息），也就是反映了计数率信息。可以预期，当设置的比较器21的参考电平阈值低于探测器1的噪声阈值时，比较器21的输出信号除了正常的探测信号之外，还包括很多由噪声引起的误触发；而当设置的比较器21的参考电平阈值高于探测器1的噪声阈值时，比较器21的输出信号则主要是正常的探测输出信号，但是若用于比较的参考电平阈值设置过高，也会将部分正常的探测器信号误判为噪声，因此需要通过标定测试确定合适的噪声阈值。调整比较器21的阈值，其输出信号的计数率会相应变化，如图3所示，由此可根据需要确定合适的噪声阈值S3。

另一方面，本发明还提供了一种探测器信号的测试方法，包括：根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；根据所述数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

可选地，根据所述过阈数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值，包括：在输出的所述数字脉冲信号每出现一次过阈数字脉冲信号时，对所述参考电平阈值执行一次递增操作，将探测器输出的模拟信号与递增调整后的参考电平阈值进行比较，根据比较结果输出数字脉冲信号；重复执行上述步骤，直至在预设时长内根据比较结果没有输出所述过阈数字脉冲信号时，确定探测器此时输出的信号对应峰值信号。

可选地，每次对所述参考电平阈值执行一次递增调整操作之前，还包括：获取当前输出的过阈数字脉冲信号的脉冲宽度信息；根据脉冲宽度信息确定对参考电平阈值本次调整的递增步长。

可选地，参考电平阈值调整的递增步长相应过阈数字脉冲信号的脉冲宽度呈同向变化。例如：如果过阈数字脉冲信号的脉冲宽度越宽，则相应参考电平阈值的递增步长就较大，反之就较小。

可选的，根据所述数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的噪声阈值，包括：在对所述参考电平阈值执行相邻两次递增操作的间隔时长期间，统计所述过阈数字脉冲信号的输出数量，并根据统计结果确定所述噪声阈值。参考阈值通常大于噪声阈值，以保证探测器输出的信号多数为正常信号而非噪声信号。

结合上面所述，请参考图4，图4示出了本发明的另一可选方法的实施例，其可应用于图1所示的探测器信号的测试系统实施例中。如图4所示，经由控制模块的控制指令接口输入开始测试指令之后，控制模块便可按照方法流程来执行测试；在测试过程中可以随时输入停止测试指令来结束测试；同时，在测试过程中还可以通过数据接口实时获取测试数据。

在方法执行过程中，首先在低参考电压处累积一定时间统计计数率用来搜寻噪声阈值，到达指定的转换点后，开始执行迭代方法搜寻信号峰值，当在一个给定时间内没有新的过阈信号出现时则停止方法，表示已经找到信号峰值。

具体而言，在控制模块4设定各参数以及外部输入开始测试指令后，执行步骤S10，开始执行下述步骤：

步骤S11：控制模块4设置D/A转换器22输出的参考电平阈值为0V，表示首先统计0V处的计数率。

步骤S13：等待，也即每来一个过阈触发信号，脉冲信息采集模块3累加该参考电压处的计数率。

步骤S15：控制模块4判断是否达到了设定的累积时间，如果到达指定的累积时间，则执行步骤S17：按照1个步长递增D/A转换器22的输出值，否则返回步骤S13。

步骤S19：控制模块4判断是否到达转折点，如果没有则重复步骤S13，否则就完成了噪声阈值的搜寻过程，并便向下执行。

步骤S21：等待比较器2输出过阈触发信号，控制模块4判断是否超时。如超时，则执行步骤S100：结束本次测试流程。否则执行步骤S25：来了一个过阈触发信号，脉冲信号采集模块3读取过阈触发信号的宽度信息，并且执行步骤S27：控制模块4依此来设置D/A转换器22递增的步长。过阈脉冲宽则可以适当加大D/A转换器22的递增步长，过阈脉冲窄则可以适当减少D/A转换器22的递增步长。

为了论证及使用本发明的优选实施例，利用本发明的系统实施例对探测器进行了测试验证。进行测试的粒子监测器采用塑料闪烁体和光电倍增管的方案。带电粒子在塑料闪烁体中损失能量从而转化为光子，光子入射到光电倍增管的光阴极将打出光电子，光电子在光电倍增管内部逐级放大，最终在光电倍增管阳极输出比较大的电流信号，粒子监测器中的前放电路将该电流信号转换为具有一定幅度的模拟脉冲信号。

为了对比，简要描述传统测试方案如下：

粒子监测器的一个重要技术指标便是噪声阈值，其反映了探测器设计的好坏。噪声阈值越低越好。另外，还需要测试粒子监测器对特定入射粒子所输出的信号幅度，从而比较不同粒子监测器之间的性能差异。在地面进行测试时，由于电子、质子等高能粒子需要由加速器等专门设备产生，不容易产生，因此，采用天然宇宙线中的μ子来进行试验。μ子能量非常高，具有很强的穿透性，在地面环境中广泛存在。

传统的测试系统往往采用基于三重符合原理的μ子望远镜来实现。将待测粒子监测器放置在两个标准探测器之间，这三个探测器在一条直线上。通过筛选三个探测器均有过阈信号的数据，来获取该探测器对特定μ子入射路径的输出信号幅度，通过筛选两侧的标准探测器有过阈信号输出，而待测探测器没有过阈信号的数据，来获取计数率信息并分析出噪声阈值。这种方法需要额外两个标准的探测器，而且还需要基于A/D转换器的数据采集系统，并搭建一套复杂的三重符合测试系统。另外，实际使用的待测粒子监测器尺寸非常小，地面范围内天然的μ子射线通量较低，完成一次测试往往需要1周的时间。因此，传统的测试方法存在系统复杂、成本高、测试周期长等缺点。

若采用图1所示的本发明的探测器信号的测试系统实施例，对该粒子监测器的噪声阈值和信号幅度进行标定测试。该系统实施例可以完成统计计数率分析噪声阈值的工作，而且通过特定工作条件下的信号峰值测试，也可以达到与三重符合μ子望远镜测试系统同样的测试目的。

验证试验也利用μ子产生的信号，测试系统搭建如下式所示：

探测器→系统实施例→计算机

待测的探测器连接到本发明的探测器信号的测试系统实施例，该系统实施例连接计算机。计算机可以向该系统实施例发送控制指令，也可以实时获取测试过程数据，并显示分析噪声阈值和信号峰值。

该次实际设计的该系统实施例中预留了3个独立的通道，也就是可以同时完成3个探测器的测试，这样便于在计算机中观察探测器的一致性。为3个粒子监测器设置相同的工作条件（相同的高压控制信号）。在实际进行的一次测试中连接了两个探测器，分别获取了信号峰值和噪声阈值参数。测试结果如下：

连接通道1的探测器峰值：2.736V。

连接通道3的探测器峰值：2.224V。

通过这个测试结果，发现连接通道1的探测器比连接通道3的探测器输出信号幅度要高。这样便可以掌握这两个探测器对入射粒子的输出信号大小，以及两个探测器之间的性能一致性。

两个探测器的噪声阈值分别如下：

连接通道1的探测器噪声阈值：8mV。

连接通道3的探测器噪声阈值：8mV。

通过上述实验测试，验证了本发明的可行性。除了能达到与传统的测试方案相比拟的结果，而且降低了系统搭接的成本和难度，同时大大缩短了测试时间。传统的测试系统需要约1周的时间才能够积累足够多有效数据，而本发明的系统实施例在两个小时之内便完成了测试工作。

另外，需要说明的是，本发明能够完成信号峰值和噪声阈值的测试标定，其广泛适用于多种探测器，特别是非能谱测试的探测器。因此除了应用于上述粒子监测器外，本发明还可以应用于其他类型的探测器领域。例如：光通信领域，通常需要各种探测器对接收到的光信号进行探测并转化为相应的电子学数字信号，并从中恢复出信息。通过噪声阈值可以掌握探测器的噪声水平，噪声越低则表示探测器对光接收越灵敏。通过给定光强下的输出信号峰值，则可以表示探测器增益和性能的好坏。对于热释电红外线传感器，其主要依赖于人体或者其他动物所发出的红外辐射，如果感应到相应的红外辐射，则输出一个信号来表征探测到目标。这就需要设置一个合理的探测阈值。如果探测阈值设置的过低，则噪声将引起误触发，导致错误的输出结果；如果设置的过高，则正常的人体或动物接近将不能被有效探测。通过本发明测试标定噪声阈值可以了解探测器自身的噪声水平，为设置合理的探测阈值提供依据。另外，通过测试标定探测器输出峰值，可以掌握探测器性能以及比较不同探测器之间的差异。

由于本发明具有结构简单、成本低、设计难度小等诸多优点，使得其可以应用于多种场合。例如实验室内测试标定新研制探测器、生产线上对探测器自动批量测试标定、航天器在轨期间对探测器性能定期自动标定、野外及恶劣条件下无人值守探测器的自动标定等等。

综上所述，本发明具有以下优点：

结构简单，设计难度小，系统结构简洁，降低了复杂性，可以很快完成测试系统的设计并及时进入实际测试工作。

所需器件少，且成本低，本系统中主要的器件是比较器、D/A转换器和一个微控制器。整体所需器件数量明显比传统的测试系统少，而且此类器件成本一般比较低。

自测试，无需其他辅助探测器。很多同种目的的测试系统往往需要其他探测器的参与，例如三重符合μ子望远镜测试系统就需要额外的两个辅助探测器。

不仅适用于地面探测器的测试标定，而且非常适合于在轨探测器的自动测试和标定。由于航天器上的设备具有不可维修性，因此往往要求设备结构简单、所需器件少、设计难度小、稳定可靠等等，这正是本发明的优势所在。

测试方法的各个重要参数均可以自由设置，测试结果也提供了方便的数据接口，通过控制指令接口可以设置方法中的重要参数，以便于适应于不同的探测器和测试环境，通过数据接口实时读取测试结果，也便于掌握测试过程信息。这就为整个测试系统和测试工作提供了极大的灵活性。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种探测器信号的测试系统，其特征在于，包括：

探测器信号处理模块，用于根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；

脉冲信息采集模块，与所述探测器信号处理模块的输出端连接，用于采集所述数字脉冲信号；

控制模块，分别与所述探测器信号处理模块和脉冲信息采集模块连接，用于确定所述参考电平阈值，并根据所述数字脉冲信号的采集结果，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

2.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述探测器信号处理模块包括：

比较器，用于将探测器输出的模拟脉冲信号转换为具有预定宽度的数字脉冲信号，其待测信号输入端用于接收探测器的模拟脉冲信号；

D/A转换器，用于输出所述参考电平阈值，其输出端连接所述比较器的参考电平阈值输入端以提供所述参考电平阈值，其控制端与所述控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述脉冲信息采集模块包括：

高频时钟，用于输出高频时钟信号；

计数器，分别与所述探测器信号处理模块的输出端和所述高频时钟连接；

脉冲信息输出单元，与所述计数器连接，用于获取每一个所述过阈数字脉冲信号的标志信息和宽度信息；

其中，所述计数器在输入所述过阈数字脉冲信号的上升沿对所述高频时钟开始从零计数，在输入所述过阈数字脉冲信号的下降沿停止计数，计数值为所述过阈数字脉冲信号的宽度信息。

4.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述控制模块包括：

控制指令接口，用于向所述控制模块输入各种指令；

数据接口，用于记录每个所述参考电平阈值处的计数率或累积时间以及当前状态。

5.根据权利要求1所述的探测器信号的测试系统，其特征在于，所述脉冲信息采集模块和所述控制模块统一由FPGA或单片机实现。

6.一种探测器信号的测试方法，其特征在于，包括：

根据探测器输出的模拟信号与参考电平阈值的比较结果，输出数字脉冲信号；

根据所述数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值和/或噪声阈值。

7.根据权利要求6所述的探测器信号的测试方法，其特征在于，根据所述过阈数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的信号峰值，包括：

在输出的所述数字脉冲信号每出现一次过阈数字脉冲信号时，对所述参考电平阈值执行一次递增操作，将探测器输出的模拟信号与递增调整后的参考电平阈值进行比较，根据比较结果输出数字脉冲信号；

重复执行上述步骤，直至在预设时长内根据比较结果没有输出所述过阈数字脉冲信号时，确定探测器此时输出的信号对应峰值信号。

8.根据权利要求7所述的探测器信号的测试方法，其特征在于，每次对所述参考电平阈值执行一次递增调整操作之前，还包括：

获取当前输出的过阈数字脉冲信号的脉冲宽度信息；

根据脉冲宽度信息确定对参考电平阈值本次调整的递增步长。

9.根据权利要求8所述的探测器信号的测试方法，其特征在于，参考电平阈值调整的递增步长相应过阈数字脉冲信号的脉冲宽度呈同向变化。

10.根据权利要求7所述的探测器信号的测试方法，其特征在于，根据所述数字脉冲信号，测试所述探测器的输出模拟信号的噪声阈值，包括：

在对所述参考电平阈值执行相邻两次递增操作的间隔时长期间，统计所述过阈数字脉冲信号的输出数量，并根据统计结果确定所述噪声阈值。

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