CN114660650A - 一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法、装置及电子设备，涉及核辐射探测技术领域。方法包括：获取实际输入信号的上升时间；基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间，实现较高的脉冲计数率；基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。对梯形滤波器的平顶时间自适应，每个检测到的X射线都单独选择平顶时间，实现较高的能量分辨率。

Description

一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及核辐射探测技术领域，尤其涉及一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法、装置及电子设备。
背景技术
核辐射是由放射源发出射线粒子，射线入射到探测器中产生脉冲电流信号，前置放大器将脉冲电流信号转换为电压信号，再由数字脉冲处理系统获取能量、时间、位置等信息。数字脉冲处理系统的目标是准确提取由射线粒子入射引起的脉冲信号幅度，实现最佳的信噪比和高能量分辨率。脉冲处理系统主要由滤波成形、堆积抑制、基线消除和幅度提取等子模块组成。其中滤波成形是最关键的模块，其作用是对前级信号进行波形变换，抑制非理想因子对有用信号的干扰，以准确地提取由射线粒子引起的脉冲幅度。
利用硅漂移探测器对X射线进行能量检测具有广泛的应用前景，特别是在无损材料分析方面。硅漂移探测器在能量分辨率和高计数率方面优于其他类型的半导体探测器，数字脉冲处理系统经常选用硅漂移探测器进行射线能量测量。硅漂移探测器以电子作为有效载流子，电子在漂移电场的作用下被阳极收集，随着漂移时间增加，阳极信号电流的展宽增大，需要具备更长的处理时间才能保证电荷完全收集，否则最终输出的信号幅度会低于理想值，这种效应被称为弹道亏损。
弹道亏损效应发生在梯形成形滤波器的平顶时间，导致滤波器输出振幅损失，弹道亏损可以通过使用足够长的平顶时间覆盖总信号上升时间来消除。对于真实的X射线脉冲，输入信号的上升时间是不同的，弹道亏损只能被最小化到一定的水平。如果一个探测器对每个脉冲都有一个固定的信号上升时间，那么弹道亏损效应并不是一个严重的问题，因为每个脉冲都会丢失一个恒定的幅度。然而，硅漂移探测器输出信号的上升时间会根据硅漂移探测器中电子的漂移长度的不同而发生变化。在阳极附近产生的电子在漂移相对较短的长度后被读出，电荷收集时间相对较短，输出信号的上升时间相对较快；离阳极较远产生的电子在读出前漂移相对较长的距离，电荷收集时间相对较长，导致输出信号具有相对较慢的上升时间。
在大面积的硅漂移探测器中，电子漂移长度范围很大，信号上升时间分布变宽。必须选择较长的平顶时间，以降低这些探测器的缓慢上升时间造成的弹道亏损效应。在核辐射能谱测量中，梯形成形滤波器的平顶时间必须大于电荷收集时间，以允许完全的电荷收集，才可以弥补弹道亏损。但是，具有较大活动区域的探测器由于最大信号上升时间缓慢，需要较长的平顶时间来弥补弹道亏损效应，这也就导致了脉冲堆积效应和脉冲计数率的损失。
在高入射率条件下，脉冲堆积的影响更为严重，高能量分辨率和高计数率是相互冲突的问题，因为较短的脉冲成形滤波器提供了高计数率，但也会导致弹道亏损效应从而造成较低的能量分辨率。
现有的数字脉冲处理技术中，数字脉冲成形滤波器的成形时间是固定的而非自适应选择的，所以需要在测试过程中为系统设置多个不同的成形时间，根据能量分辨率的最优值来确定脉冲成形中的最佳成形时间。如果选择的成形时间较小，虽然提高了脉冲计数率，但是会造成能量分辨率的恶化，如果选择的成形时间较大，会加剧脉冲堆积和基线漂移，当脉冲堆积时，只能丢弃或者仅取第一个脉冲峰值，进而会造成有效脉冲通过率远低于实际输入脉冲数，以得到良好的能量分辨率却牺牲了脉冲计数率，影响仪器的探测效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法、装置及电子设备，用于解决现有如果选择的成形时间较小，虽然提高了脉冲计数率，但是会造成能量分辨率的恶化，如果选择的成形时间较大，会加剧脉冲堆积和基线漂移，当脉冲堆积时，只能丢弃或者仅取第一个脉冲峰值，进而会造成有效脉冲通过率远低于实际输入脉冲数，以得到良好的能量分辨率却牺牲了脉冲计数率，影响仪器的探测效率的问题。
第一方面，本发明提供一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，所述方法包括：
获取实际输入信号的上升时间；
基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；
基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间；
基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
与现有技术相比，本申请实施例提供的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，可以通过获取实际输入信号的上升时间；基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间，实现较高的脉冲计数率；基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。对梯形滤波器的平顶时间自适应，每个检测到的X射线都单独选择平顶时间，实现较高的能量分辨率。
在一种可能的实现方式中，所述基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔，包括：
基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
在一种可能的实现方式中，所述平顶时间大于所述上升时间。
在一种可能的实现方式中，所述实际输入信号为具有一定上升时间的阶跃信号。
在一种可能的实现方式中，利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，其目的是滤除输入脉冲信号中的高频噪声，(CR)2滤波器通过二阶微分实现。
第二方面，本发明还提供一种成形时间自适应的数字脉冲滤波装置，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，所述装置包括：
获取模块，用于获取实际输入信号的上升时间；
第一确定模块，用于基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；
第二确定模块，用于基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间；
第三确定模块，用于基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
在一种可能的实现方式中，所述第一确定模块包括：
第一确定子模块，用于基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
在一种可能的实现方式中，所述平顶时间大于所述上升时间；所述实际输入信号为具有一定上升时间的阶跃信号。
在一种可能的实现方式中，利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得可以执行第一方面任一所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法。
与现有技术相比，本发明提供的成形时间自适应的数字脉冲滤波装置及电子设备的有益效果与上述技术方案所述成形时间自适应的数字脉冲滤波方法的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种具有上升时间的输入信号产生的弹道亏损效果图；
图2示出了本申请实施例提供的一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种数字梯形成形滤波器参数的自适应选择准则示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种固定成形时间和自适应成形时间条件下可实现的能量分辨率和计数率比较示意图；
图5示出了本申请实施例提供的另一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法的流程示意图；
图6示出了本申请实施例提供的一种RC-(CR)2滤波器的产生和过零检测逻辑信号产生示意图；
图7示出了本申请实施例提供的一种显示了过零检测时间与由电荷采集时间产生的前置放大器脉冲的上升时间之间的相关性的示意图；
图8示出了本申请实施例提供的一种成形时间自适应的数字脉冲滤波装置的结构示意图；
图9示出了本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图；
图10是本发明实施例提供的芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
核辐射是由放射源发出射线粒子，射线入射到探测器中产生脉冲电流信号，前置放大器将脉冲电流信号转换为电压信号，再由数字脉冲处理系统获取能量、时间、位置等信息。数字脉冲处理系统的目标是准确提取由射线粒子入射引起的脉冲信号幅度，实现最佳的信噪比和高能量分辨率。脉冲处理系统主要由滤波成形、堆积抑制、基线消除和幅度提取等子模块组成。其中滤波成形是最关键的模块，其作用是对前级信号进行波形变换，抑制非理想因子对有用信号的干扰，以准确地提取由射线粒子引起的脉冲幅度。
利用硅漂移探测器对X射线进行能量检测具有广泛的应用前景，特别是在无损材料分析方面。硅漂移探测器在能量分辨率和高计数率方面优于其他类型的半导体探测器，数字脉冲处理系统经常选用硅漂移探测器进行射线能量测量。图1示出了本申请实施例提供的一种具有上升时间的输入信号产生的弹道亏损效果图，如图1所示，硅漂移探测器以电子作为有效载流子，电子在漂移电场的作用下被阳极收集，随着漂移时间增加，阳极信号电流的展宽增大，需要具备更长的处理时间才能保证电荷完全收集，否则最终输出的信号幅度会低于理想值，这种效应被称为弹道亏损。
弹道亏损效应发生在梯形成形滤波器的平顶时间，导致滤波器输出振幅损失，弹道亏损可以通过使用足够长的平顶时间覆盖总信号上升时间来消除。对于真实的X射线脉冲，输入信号的上升时间是不同的，弹道亏损只能被最小化到一定的水平。如果一个探测器对每个脉冲都有一个固定的信号上升时间，那么弹道亏损效应并不是一个严重的问题，因为每个脉冲都会丢失一个恒定的幅度。然而，硅漂移探测器输出信号的上升时间会根据硅漂移探测器中电子的漂移长度的不同而发生变化。在阳极附近产生的电子在漂移相对较短的长度后被读出，电荷收集时间相对较短，输出信号的上升时间相对较快；离阳极较远产生的电子在读出前漂移相对较长的距离，电荷收集时间相对较长，导致输出信号具有相对较慢的上升时间。
在大面积的硅漂移探测器中，电子漂移长度范围很大，信号上升时间分布变宽。必须选择较长的平顶时间，以降低这些探测器的缓慢上升时间造成的弹道亏损效应。在核辐射能谱测量中，梯形成形滤波器的平顶时间必须大于电荷收集时间，以允许完全的电荷收集，才可以弥补弹道亏损。但是，具有较大活动区域的探测器由于最大信号上升时间缓慢，需要较长的平顶时间来弥补弹道亏损效应，这也就导致了脉冲堆积效应和脉冲计数率的损失。
在高入射率条件下，脉冲堆积的影响更为严重，高能量分辨率和高计数率是相互冲突的问题，因为较短的脉冲成形滤波器提供了高计数率，但也会导致弹道亏损效应从而造成较低的能量分辨率，导致计数率的降低。
现有的数字脉冲处理技术中，数字脉冲成形滤波器的成形时间是固定的而非自适应选择的，所以需要在测试过程中为系统设置多个不同的成形时间，根据能量分辨率的最优值来确定脉冲成形中的最佳成形时间。如果选择的成形时间较小，虽然提高了脉冲计数率，但是会造成能量分辨率的恶化，如果选择的成形时间较大，会加剧脉冲堆积和基线漂移，当脉冲堆积时，只能丢弃或者仅取第一个脉冲峰值，进而会造成有效脉冲通过率远低于实际输入脉冲数，以得到良好的能量分辨率却牺牲了脉冲计数率，影响仪器的探测效率。
为了解决数字脉冲处理系统的脉冲成形模块中，由于输入脉冲不是理想的阶跃信号，而是具有一定上升时间的阶梯信号，所以梯形成形滤波器成形时间必须足够大，以容纳可变电荷收集时间，弥补弹道亏损。这种电荷收集时间的变化限制了在梯形成形放大器中使用较短的整形时间。如果成形时间不够大，则成形脉冲的幅度会略低于真实幅度，造成能量分辨率下降。但是，在高粒子入射率的条件下，较短的成形时间有利于减少脉冲堆积，从而提高计数率。在数字脉冲处理系统中能量分辨率与脉冲计数率是相互冲突的问题，提出一种自适应的数字脉冲滤波成形的方法。
图2示出了本申请实施例提供的一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法的流程示意图，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，如图2所示，所述方法包括：
步骤101：获取实际输入信号的上升时间。
其中，所述实际输入信号为具有一定上升时间的阶跃信号。
本申请所用的脉冲成形滤波器示具有降低白噪声性能的梯形成形滤波器，在滤波器的理想阶跃响应中，图3示出了本申请实施例提供的一种数字梯形成形滤波器参数的自适应选择准则示意图，如图3所示，达峰时间是滤波器输出从零到最大值的时间，滤波器的最大值保持在梯形的平顶时间内。
步骤102：基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔。
在本申请中，可以基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
步骤103：基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间。
其中，所述利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，其目的是滤除输入脉冲信号中的高频噪声，(CR)2滤波器通过二阶微分实现。
在本申请中，需要一个数字触发器来检测存在噪声和基线波动的探测器脉冲。错误触发器可能导致重要事件的丢失，或者可能检测到错误事件。一个数字定时滤波器可用于降低噪声和基线漂移的干扰，实现真实粒子的入射检测。利用输入脉冲区间分布，通过估计相邻脉冲之间的距离，选择该脉冲的梯形滤波器的达峰时间。因此，替代现有技术中梯形滤波器使用的固定达峰时间，该发明中梯形滤波器达峰时间的选择是随机的，遵循输入脉冲的间隔分布，以实现高脉冲计数率。使用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，以提取输入信号的精确时间参考，并检测存在噪声时的真实脉冲。利用过零检测触发器开发了自适应达峰时间选择算法，在粒子入射到探测器之后，利用RC-(CR)2数字滤波器将输入脉冲滤波为双极型信号，过零检测触发器检测到零点将逻辑信号拉高，自适应达峰时间算法搜索下一个入射脉冲产生的过零检测逻辑信号。该算法根据两个连续过零检测逻辑信号的持续时间，为第一个入射脉冲分配达峰时间，实现较高的脉冲计数率。
步骤104：基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
在本申请中，梯形滤波器的平顶时间超过最大的电荷收集时间才可以降低弹道亏损。考虑到输入脉冲不是理想的阶跃信号，而是具有一定上升时间的阶梯信号，这就使得必须在梯形成形时选择一个超过探测器电荷收集时间值的平顶时间，以将弹道缺陷减少到一个可接受的水平。对于实际的X射线脉冲，每个入射脉冲的上升时间都是不同的。图4示出了本申请实施例提供的一种固定成形时间和自适应成形时间条件下可实现的能量分辨率和计数率比较示意图，如图4所示，采用RC-(CR)2数字滤波器来估计输入脉冲的上升时间，根据实际输入脉冲的上升时间，对梯形滤波器的平顶时间自适应，每个检测到的X射线都单独选择平顶时间，实现较高的能量分辨率。
本申请实施例提供的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，能够在高/低入射率的情况下，无需选择多种不同的成形时间以此寻找最佳的成形时间来达到高能量分辨率的要求，系统会为每个脉冲信号实时地自适应调节成形时间。可以基于与后续脉冲的时间间隔，对每个输入信号进行成形参数(梯形整形滤波器的达峰时间和平顶时间)的实时选择。达峰时间依赖于相邻脉冲的时间间隔，平顶时间依赖于输入脉冲的上升时间，可以保证脉冲信号在一定脉冲计数率的条件下同时保证较高的能量分辨率，实现实时自适应数字脉冲滤波成形。
综上所述，本申请实施例提供的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，可以通过获取实际输入信号的上升时间；基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间，实现较高的脉冲计数率；基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。对梯形滤波器的平顶时间自适应，每个检测到的X射线都单独选择平顶时间，实现较高的能量分辨率。
图5示出了本申请实施例提供的另一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法的流程示意图，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，如图5所示，所述方法包括：
步骤201：获取实际输入信号的上升时间。
其中，设通过脉冲复位型电荷灵敏前置放大器的输出信号经过ADC高速采样之后是具有一定上升时间的阶跃信号，时域表达式为:
Ui(t)＝∑iA*u(t-ti)；
其中，A为脉冲幅值，ti为不同粒子的入射时间，对上式进行Z变换
Figure BDA0003546141040000101
所述利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，其目的是滤除输入脉冲信号中的高频噪声，(CR)2滤波器通过二阶微分实现。图6示出了本申请实施例提供的一种RC-(CR)2滤波器的产生和过零检测逻辑信号产生示意图，如图6所示，使用数字RC-(CR)2滤波器作为定时滤波器，将前置放大器输出信号转换为双极型信号，用于提取输入信号的精确时间参考，并降低噪声的干扰。该滤波器的传递函数为
Figure BDA0003546141040000102
其中，Avg表示时域内的移动平均值，用于降低高频噪声。参数R等价于前置放大器信号的上升时间，并在一阶和二阶微分中被用来产生双极型波形。
由于错误的触发会导致重要输入脉冲的丢失，或者可能会检测到错误的脉冲。将RC-(CR)2滤波器输出信号送入比较器进行过零检测，在零点处产生一个过零检测逻辑信号，且过零点处对应前置放大器输出信号的阶跃上升处。选择一个适当的阈值，可以降低噪声引起的错误触发发生。当RC-(CR)2滤波器的值超过该阈值时产生一个触发信号，代表是一个真实有效的粒子入射，而不是噪声的干扰。
步骤202：基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
在本申请中，过零检测逻辑信号可以作为计算相邻脉冲之间时间距离的逻辑信号，在过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，一直计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，计数值作为相邻输入脉冲之间的入射间隔。
步骤203：基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间。
在本申请中，可以根据入射间隔实时自适应调节梯形滤波器的达峰时间。
步骤204：基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
为了弥补弹道亏损，对输入信号进行脉冲成形。脉冲成形将输入信号成形成梯形，梯形成形的传递函数是：
Figure BDA0003546141040000111
理想的梯形函数的分段函数经过Z变换可表示为：
Figure BDA0003546141040000112
根据传递函数可知，脉冲成形的时域表达式是：
Uo(n)＝Uo(n-1)＝Ui(n)-Ui(n-Na)-Ui(n-Nb)+Ui(n-Na-Nb)
其中Na是梯形的达峰时间，Nb是梯形的平顶时间。
脉冲成形的平顶宽度的选择依赖输入信号的上升时间，对每个输入脉冲的上升时间的实时数字测量难以实现。但是，RC-(CR)2滤波器的过零检测时间与输入脉冲的上升时间之间存在相关性，过零检测时间是RC-(CR)2滤波器越过阈值到过零检测时测量的时间。图7示出了本申请实施例提供的一种显示了过零检测时间与由电荷采集时间产生的前置放大器脉冲的上升时间之间的相关性的示意图，如图7所示，利用该相关性来选择梯形成形滤波器的平顶时间，根据探测器输出信号的上升时间来调整平顶时间，平顶时间的选择必须大于探测器输出信号的上升时间。
自此，就完成了/实现了自适应的数字脉冲滤波成形。
综上所述，本申请实施例提供的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，可以通过获取实际输入信号的上升时间；基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间，实现较高的脉冲计数率；基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。对梯形滤波器的平顶时间自适应，每个检测到的X射线都单独选择平顶时间，实现较高的能量分辨率。
图8示出了本申请实施例提供的一种成形时间自适应的数字脉冲滤波装置的结构示意图，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，如图8所示，所述成形时间自适应的数字脉冲滤波装置300包括：
获取模块301，用于获取实际输入信号的上升时间；
第一确定模块302，用于基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；
第二确定模块303，用于基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间；
第三确定模块304，用于基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
可选的，所述第一确定模块包括：
第一确定子模块，用于基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
可选的，所述平顶时间大于所述上升时间；所述实际输入信号为具有一定上升时间的阶跃信号。
可选的，利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，其目的是滤除输入脉冲信号中的高频噪声，(CR)2滤波器通过二阶微分实现。
综上所述，本申请实施例提供的成形时间自适应的数字脉冲滤波装置，可以通过获取实际输入信号的上升时间；基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间，实现较高的脉冲计数率；基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。对梯形滤波器的平顶时间自适应，每个检测到的X射线都单独选择平顶时间，实现较高的能量分辨率。
上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
在一些可能的实现方式中，上述成形时间自适应的数字脉冲滤波方法还可以包括存储模块，用于存储基站的程序代码和数据。
其中，处理模块可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)，专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。通信模块可以是收发器、收发电路或通信接口等。存储模块可以是存储器。
当处理模块为处理器，通信模块为通信接口，存储模块为存储器时，本发明实施例所涉及的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法可以为图9所示的电子设备。
可选的，本申请实施例还提供一种电子设备包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得可以执行第一方面任一所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法。
图9示出了本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。如图9所示，该电子设备40包括处理器401和通信接口402。
如图9所示，上述处理器可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器，专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。上述通信接口可以为一个或多个。通信接口可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。
如图9所示，上述终端设备还可以包括通信线路403。通信线路可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
可选的，如图9所示，该终端设备还可以包括存储器404。存储器用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。
如图9所示，上述存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过通信线路与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。
可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。
在具体实现中，作为一种实施例，如图9所示，处理器401可以包括一个或多个CPU。
在具体实现中，作为一种实施例，如图9所示，终端设备可以包括多个处理器。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。
图10是本发明实施例提供的芯片的结构示意图。如图10所示，该芯片50包括一个或两个以上(包括两个)处理器401和通信接口402。
可选的，如图10所示，该芯片还包括存储器404，存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供操作指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。
在一些实施方式中，如图10所示，存储器存储了如下的元素，执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。
在本发明实施例中，如图10所示，通过调用存储器存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行相应的操作。
如图10所示，处理器控制终端设备中任一个的处理操作，处理器还可以称为中央处理单元(central processing unit，CPU)。
如图10所示，存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括NVRAM。例如应用中存储器、通信接口以及存储器通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图10中将各种总线都标为总线系统405。
如图10所示，上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、ASIC、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
一方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述实施例中由技术等级确定设备执行的功能。
一方面，提供一种芯片，该芯片应用于终端设备中，芯片包括至少一个处理器和通信接口，通信接口和至少一个处理器耦合，处理器用于运行指令，以实现上述实施例中由技术等级确定设备执行的功能。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，SSD)。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，其特征在于，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，所述方法包括：
获取实际输入信号的上升时间；
基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；
基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间；
基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
2.根据权利要求1所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，其特征在于，所述基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔，包括：
基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
3.根据权利要求1所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，其特征在于，所述平顶时间大于所述上升时间。
4.根据权利要求1所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，其特征在于，所述实际输入信号为具有一定上升时间的阶跃信号。
5.根据权利要求1所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法，其特征在于，利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，其目的是滤除输入脉冲信号中的高频噪声，(CR)2滤波器通过二阶微分实现。
6.一种成形时间自适应的数字脉冲滤波装置，其特征在于，应用于包括梯形成形滤波器的滤波成形模块中，所述装置包括：
获取模块，用于获取实际输入信号的上升时间；
第一确定模块，用于基于所述上升时间确定相邻入射脉冲的时间间隔；
第二确定模块，用于基于所述时间间隔对每个探测到的X射线信号分别单独确定，随机并遵循输入脉冲间隔分布的所述梯形成形滤波器的达峰时间；
第三确定模块，用于基于所述上升时间对每个探测到的X射线脉冲信号分别单独确认所述梯形成形滤波器的平顶时间，以基于所述平顶时间弥补弹道亏损效应。
7.根据权利要求6所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
第一确定子模块，用于基于所述上升时间对应的过零检测逻辑信号的上升沿开始计数，直至计数到下一个过零检测逻辑信号的上升沿，将计数值确定为相邻入射脉冲之间的所述时间间隔。
8.根据权利要求6所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波装置，其特征在于，所述平顶时间大于所述上升时间；所述实际输入信号为具有一定上升时间的阶跃信号。
9.根据权利要求6所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波装置，其特征在于，利用RC-(CR)2数字滤波器作为定时滤波器，用于双极型波形的产生，用于各种触发器的产生；RC滤波器为低通滤波器，其目的是滤除输入脉冲信号中的高频噪声，(CR)2滤波器通过二阶微分实现。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得执行权利要求1至5任一所述的成形时间自适应的数字脉冲滤波方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116184478A (zh) * 2022-12-23 2023-05-30 苏州大学 一种半导体探测器能谱测量方法

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