[发明专利]信号峰值采样保持装置及其在核能谱测量系统中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号峰值采样保持装置，具体说是一种适用于核能谱测量系统的峰值采样保持装置及其应用。

背景技术

在核能谱测量系统中，探测器输出的信号经信号调理电路后，输出为准高斯脉冲信号，信号峰值代表了放射性射线的特征，通过对峰值电压进行模数转换，即可实现对放射性的测量。为了使模数转换电路的能准确地对峰值进行量化，在转换过程中要求输入的电压信号必须是稳定的，因此在模数转换电路前通常设计有峰值采样保持装置，在转换过程中维持峰值电压保持不变。开展对峰值采样保持装置在核能谱测量系统中应用的研发，实现对辐射快速准确地分析，可满足核能谱测量的现实需要。

目前核能谱测量系统常规的峰值采样保持装置，由二极管峰值检测及电容采样、保持及放电回路组成，该装置存在着灵敏度低、误差大、采样速度慢、可控性差等问题，如何提高峰值采样保持装置的灵敏度、精度及采样速度一直是此类系统的热点与研究难点。

发明内容

为了克服传统峰值采样保持装置所带来灵敏度低、误差大、采样速度慢、可控性差等问题，提高核能谱测量系统的性能，本发明提供了一种新型的峰值采样保持装置，可有效地应用于核能谱测量系统的信号峰值采样保持。

为实现本发明的目标所采用的技术方案是：峰值采样保持装置由前置缓冲电路、采样保持电路、输出缓冲电路组成。前置缓冲电路、采样保持电路、输出缓冲电路顺序连接，前置缓冲电路接收上位的峰值信号，如核能谱测量系统的输出信号，输出缓冲电路将经过峰值采样保持装置进一步调理的信号输出给下位的接收电路，如模数转换电路。

采样保持电路具有两个模拟开关U3A、U3B，一个二极管D3、一个电容C1。

前置缓冲电路具有集成运算放大器U1、二极管D1、二极管D2、二极管D4、电阻R1。所述的集成运算放大器U1的一个脚连接输入信号，另一个脚分别与二极管D1的阳极、二极管D4的阴极、电阻R1连接，第三个脚分别与模拟开关U3A的一个脚、二极管D2的阳极、D4的阴极、模拟开关U3B的一个脚相连。

输出缓冲电路具有集成运算放大器U2、二极管D3、电容C1。所述的集成运算放大器U2的一个脚分别与U3A的一个脚、二极管D3的阴极、电容C1连接；U2的另一个脚分别与U2的第三个脚、R1的一端连接并作为输出端。

采样保持电路中U3B的另一个脚连接采样控制信号；U3A的另一个脚连接复位控制信号。

在核能谱测量系统中的应用上，采样保持电路中的模拟开关U3A、模拟开关U3B单独断开或同时断开时，能进一步提高核能谱测量系统中峰值采样保持装置的可控性。当模拟开关U3A处于闭合状态，模拟开关U3B处于断开状态时，峰值采样保持装置处于采样状态，此时前置缓冲电路、采样保持电路、输出缓冲电路构成了闭环负反馈放大电路，输出的电压精确跟随输入电压至最大值，克服了由于检波二极管的压降导致的灵敏度低、误差大的问题。当两个模拟开关都处于断开状态，峰值采样保持装置处于保持状态，输出缓冲电路输出的电压保持不变，不受输入电压变化的影响，前置缓冲电路仍入于放大状态，避免产生冲击信号及引起的误差。当模拟开关U3B处于闭合状态时，而模拟开关U3A处于断开状态时，前置缓冲电路、采样保持电路、输出缓冲电路构成了闭环负反馈放大电路，输出的电压快速跟随输入电压变化，此时，给电容复位，缩短了电容复位时间，同时也提高了采样速度。通过两个模拟开关的闭合与断开的控制，进一步提高了峰值采样保持装置的可控性。

工作过程是：在输入信号的上升沿，经前置缓冲电路后，为电容充电，直到输入信号达到峰值电压，再经输出缓冲电路输出至模数转换电路，此时，启动模数转换电路进行峰值量化同时关闭采样电路，即峰值采样保持装置退出采样状态进入保持状态；在输入信号的下降沿，由于二极管反偏，电容上保持的电压仍为输入信号的峰值。当模数转换电路转换完成后，峰值采样保持装置进入复位状态，直到下一个输入信号的上升沿。

本发明的有益效果是：解决了传统峰值采样保持装置的灵敏度低、误差大、采样速度慢、可控性差的问题。提高了核能谱测量系统中采样保持装置的性能，同时也提高了核能谱测量系统的性能。

附图说明

图1是显示本发明的峰值采样保持装置分别与探测器、模数转换电路的连接示意图。

图2是本发明的峰值采样保持装置电路设计图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。