CN201788281U - 一种放射性能谱识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种放射性能谱识别装置，包括DSP处理模块、探测器、信号调理电路、多道数据采集分析模块、电源管理模块、键盘、LCD显示器；所述DSP处理模块与多道数据采集分析模块、LCD显示器、键盘相连，另外DSP处理模块还留有与计算机相连的接口；所述信号调理电路分别与多道数据采集分析模块和探测器相连。该能谱识别装置通过探测器通道获得待识别核材料的能谱，并提取能谱特征向量，然后决策分类实现能谱识别。本实用新型结构简单、使用方便、识别快速且准确率高，是进行放射性能谱识别的有效装置。

Description

一种放射性能谱识别装置

技术领域

本实用新型涉及一种放射性能谱识别装置。

背景技术

在进行放射性的能谱测量中，常常要根据探测器采集到的大量随机数据，分析这些随机信号由什么放射源产生。一般的放射性能谱解析方法是对所测的能谱在进行了平滑滤波、扣除本底、寻峰、计算净峰面积等分析后，根据能量、峰形和效率刻度的结果，由峰位所对应的能量识别出放射源含有哪些放射性核素，进而由净峰面积计算出这些放射性核素的活度。在某些应用场合，由于核信息保护的原因，不需要得到核素活度的精确结果，只需识别所测对象为何种核材料，故不采用能谱分析仪进行能谱分析。这种情况下，对核材料的分类识别只需通过探测器通道获得待识别核材料的能谱，并提取能谱特征向量，然后采用高效的决策分类方法即可实现。不过，能谱特征向量的提取、样本的训练及决策分类所涉及的计算量较大，这就要求处理器具有快速的处理能力；另外，为了应对分类时场所的不同，还要求识别装置具有便携性。因此，开发结构简单、使用方便、识别快速且准确率高的放射性能谱识别装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于公开一种放射性能谱识别装置，该装置具有结构简单、使用方便、识别快速且准确率高的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种放射性能谱识别装置，包括DSP处理模块、探测器、信号调理电路、多道数据采集分析模块、电源管理模块、键盘、LCD显示器；所述DSP处理模块与多道数据采集分析模块、LCD显示器、键盘相连，另外DSP处理模块还留有与计算机相连的SCI接口。

所述的一种放射性能谱识别装置，置有探测通道，含探测器、信号调理电路及多道数据采集分析模块三部分，探测通道电路板与DSP处理模块的连接采取分离式插接。

所述的一种放射性能谱识别装置，信号调理电路分别与多道数据采集分析模块和探测器相连。

所述的一种放射性能谱识别装置，DSP处理模块的处理器采用TMS320F2812芯片。

本实用新型的有益效果是：

采用了高性能的TMS320F2812 DSP数字信号处理器，将控制与数值计算功能融为一体，保证能谱特征向量的提取、样本的训练以及核材料的决策分类得以快速实现；同时节省了大量的硬件电路，使装置结构简单和使用方便。置有的探测通道含探测器、信号调理电路及多道数据采集分析模块三部分，可以在放射现场实时获取核材料的能谱数据并送给DSP数字信号处理器，保证样本及决策模型的随时更新。探测通道电路板与DSP处理模块的连接采取分离式插接，方便了a、γ、χ测量电路板的互换，可以实现a、γ、χ三种能谱的识别，也使仪器更为紧凑。另外，DSP的高效控制功能可以快速地与键盘/显示器及计算机通讯，以便从计算机下载能谱及其它数据，并可由计算机协助完成与训练、识别相关的计算或管理工作；同时液晶显示器能实时显示训练和识别过程的相关信息，键盘可以用来进行参数的设置。总之，本实用新型提供的能谱识别装置具有结构简单、使用方便、识别快速且准确率高等特点，是进行放射性能谱识别的有效装置。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种放射性能谱识别装置的模块连接原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

图1为本实用新型提供的一种放射性能谱识别装置的模块连接原理图。如图中所示，所述的一种放射性能谱识别装置，包括DSP处理模块、探测器、信号调理电路、多道数据采集分析模块、电源管理模块、键盘、LCD显示器；所述DSP处理模块与多道数据采集分析模块、LCD显示器、键盘相连，另外DSP处理模块还留有与计算机相连的SCI接口。

所述的一种放射性能谱识别装置，置有探测通道，含探测器、信号调理电路及多道数据采集分析模块三部分，探测通道电路板与DSP处理模块的连接采取分离式插接。所述的信号调理电路分别与多道数据采集分析模块和探测器相连。所述的DSP处理模块的处理器采用TMS320F2812芯片。

所采用的TMS320F2812 DSP数字信号处理器每秒可以执行数亿次指令，多级流水线，数十个可编程通用输入/输出(GPIO)引脚，可达数兆字节的线性程序/数据地址，具有高效的数字信号处理功能和控制功能，将控制与数值计算功能融为一体，保证能谱特征向量的提取、样本的训练以及核材料的决策分类得以快速实现，同时节省了大量的硬件电路，使装置结构简单和使用方便。

DSP处理器能快速完成与训练、识别相关的计算工作有：1)采用小波方法或多项式方法对能谱进行快速平滑滤波，2)采用GMM模型对能谱进行降维处理，3)将降维后的能谱数据进行小波包分解，并将各子频带信号的能量进行归一化处理，提取归一化数据作为特征向量，4)将特征向量作为样本，采用期望最大化法(Expectation Maximization，简写为EM)对这些样本进行迭代运算，得到各类特征向量的GMM模型，5)将待识别核材料的能谱特征向量作为多维随机数，并计算其分属于各类GMM模型的类条件概率密度，6)按贝叶斯决策分类，实现核材料的识别。

DSP数字信号处理器与探测器通道—即探测器、信号调理电路和多道数据采集分析模块组成的通道—相连，可以实时获取现场核材料的能谱数据。在电路上，DSP数字信号处理器通过GPIO接口、事件管理器(EV)、中断线实现对探测器通道的控制。

DSP数字信号处理器与键盘、LCD显示器相连。通过显示器可以显示与训练、识别相关的数据及状态，同时配合键盘便于参数的设置。在电路上，键盘、LCD显示器与DSP的GPIO接口相连。

DSP数字信号处理器与计算机相连。通过计算机上的分析软件可对数据作进一步的处理，并可由计算机协助完成与训练、识别相关的计算或管理工作。可以从计算机下载已有的能谱数据、特征向量、GMM模型参数及其它数据。在电路连接上，DSP处理器的SCI串行通讯线通过MAX232芯片转换后与计算机相连。

为了获取现场核放射材料的能谱数据，本实用新型提供的一种放射性能谱识别装置设置有探测器通道。在结构上，探测通道电路板与DSP数字信号处理模块的连接采取分离式插接，方便了a、γ、χ三种射线测量电路板的互换，使仪器更为紧凑，也方便了探测通道的单独开发，提高了互换性。在电路上，通过通道选择模拟开关实现a、γ、χ三种射线通道的切换，即在进行γ射线测量时，将γ射线电路板与DSP主板进行插接；同理，在进行x或a射线测量时，将x或a射线电路板与DSP主板进行插接。在进行能谱测量时，通过探测器把辐射转换为微弱的电信号，电信号通过后续电路进行整型放大，使之成为电脉冲信号后进入多道数据采集分析模块。多道数据采集分析模块在DSP处理器的控制下进行工作，把不同幅度的模拟信号转换为对应的数字信号，即道址，并记录脉冲数，以形成核信号的能谱，即脉冲幅度随机特性。接下来，DSP就可对所获得的能谱数据进行平滑滤波、GMM模型降维、特征向量提取、训练及决策分类等工作。

另外，本实用新型还采用了电源管理模块，降低了功耗，便于便携操作。

以上所述，由于本实施方案采用了高性能的TMS320F2812 DSP数字信号处理器，将控制与数值计算功能融为一体，保证能谱特征向量的提取、样本的训练以及核材料的决策分类得以快速实现；同时节省了大量的硬件电路，使装置结构简单和使用方便。置有的探测通道可以在放射现场实时获取核材料的能谱数据并送给DSP数字信号处理器，保证样本及决策模型的随时更新。探测通道电路板与DSP处理模块的连接采取分离式插接，可以选择a、γ、χ三种射线谱之一进行核材料的识别，也使仪器更为紧凑。另外，键盘、LCD显示器、计算机接口方便了人机交互，使训练、识别相关的计算或管理工作得以顺利进行。总之，本实用新型提供的能谱识别装置具有结构简单、使用方便、识别快速且准确率高等特点，是进行放射性能谱识别的有效装置。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域普通技术人员在所附权利要求的范围内不需要创作性劳动就能作出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种放射性能谱识别装置，其特征在于：包括DSP处理模块、探测器、信号调理电路、多道数据采集分析模块、电源管理模块、键盘、LCD显示器；所述DSP处理模块与多道数据采集分析模块、LCD显示器、键盘相连，另外DSP处理模块还留有与计算机相连的SCI接口。

2.根据权利要求1所述的一种放射性能谱识别装置，其特征在于：置有探测通道，含探测器、信号调理电路及多道数据采集分析模块三部分，探测通道电路板与DSP处理模块的连接采取分离式插接。

3.根据权利要求1所述的一种放射性能谱识别装置，其特征在于：信号调理电路分别与多道数据采集分析模块和探测器相连。

4.根据权利要求1所述的一种放射性能谱识别装置，其特征在于：所述DSP处理模块的处理器采用TMS320F2812芯片。

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