[发明专利]一种基于MSP430F5438的超低功耗伽玛能谱采集方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电学领域，涉及一种应用于放射性伽玛能谱测量中的伽玛能谱采集方法及装置，尤其适合作为超低功耗手持式伽玛能谱仪和微机式多道伽玛能谱测量系统。 

背景技术

常规的伽玛能谱仪中，伽玛光电脉冲信号的峰值检测电路采用过峰值检测方法，对比较电路要求极高，并带来了不少死时间；传统的伽玛能谱采集中使用独立高速A/D转换器件，配以测量控制电路，再通过单片机或其他微处理器完成伽玛能谱测量、显示和存储；传统的伽玛能谱采集中，一次测量构成的死时间高达15μs以上；而且，传统的伽玛能谱仪电路较复杂，电池供电时间短，很难用普通可充电5号电池供电时间超过10小时。 

发明内容

本发明的目的之一是针对目前环境放射性测量需要，提出一种基于MSP430F5438的手持式伽玛能谱采集方法。 

本发明的目的之二是提供一种采用所述方法制成的超低功耗伽玛能谱采集装置或手持式伽玛能谱仪，实现两节5号可充电电池可供本伽玛能谱采集装置正常测量和工作超过12小时。 

本发明的目的之一的技术方案一种基于MSP430F5438的超低功耗伽玛能谱采集方法： 

（1）、采用中速微处理器片内A/D转换器，对伽玛能谱信号的采集；

（2）、采用峰前比较技术，完成峰值比较电路设计，并通过电位器调整比较点到峰值的时间；

（3）、采用超低功耗微处理器MSP430F5438构成的能谱采集装置。

进一步： 

（1）、采用MSP430F5438片内200kbps 12位A/D转换器，利用外部测控逻辑控制电路产生中断，在中断中快速启动采样保持，并关断输入信号；再利用A/D转换中断，在中断程序中打开输入信号，等待下一次采样保持中断产生，并完成道址计数加1处理，能谱测量的死时间小于7μs；

（2）、利用主运放前的输入信号和积分延时后的信号进行比较，并利用高速比较器LMH7220产生脉冲信号；通过74HCT74和74HC123产生采样保持触发信号，从而产生中断，得到峰值预判信号；利用预判的时间来克服LMH7220、74HCT74、74HC123和相应中断的时间累积起来的测量死时间； 

（3）、选用低功耗外围电路对超低功耗微处理器MSP430F5438构成的能谱采集装置供电，只用2400mAh的两节5号镍氢可充电电池，即至少可连续测量工作15小时。

再进一步： 

采用主运放LF356输入前的伽玛能谱信号与LF356输出的具有一定的积分延时的伽玛能谱信号送至LMH7220进行比较，作为预判峰值的信号，通过74HCT74和74HC123电路产生测控时序，并得到采样申请信号，由MSP430F5438内部采样保持及A/D转换，由MSP430F5438 C语言和汇编混合编程，利用I/O中断和A/D中断的功能，完成峰值的快速检测，采样保持和转换时间不超过7μs；

被C语言系统程序调用的汇编子程序及其中断程序包括：汇编能谱采集子程序、定时中断子程序、P2.3端口中断子程序、A/D转换中断子程序；汇编能谱采集子程序主要完成测控端口初始化、采样保持与A/D初始化、定时器及其中断初始化、测量时间参数传递，初始化后打开中断，循环等待，直到定时中断计时值等于测量参数值，则一次测量结束返回；

定时中断子程序完成每125ms累计计时到1s，然后再进行秒计时；P2.3端口中断子程序主要发出采样保持命令，随后马上关断信号输入端P2.0；A/D转换中断子程序主要完成打开信号的输入端P2.0，读出A/D转换值，由12位A/D值左移两次即除以4，再在相应的道址存储段单元加1。

本发明的目的之二的技术方案一种实现基于MSP430F5438的超低功耗伽玛能谱采集方法的装置，它包括中速微处理器片内A/D转换器，主运放前的输入信号和积分延时后的信号比较电路，能谱采集装置和低功耗外围电路， J304外接光电倍增管输出的光电脉冲信号经过成形、前放和基线恢复电路调理后的光电脉冲信号，信号宽度一般为1～3μs；将采用主运放LF356输入前的伽玛能谱信号与LF356输出的具有一定积分延时的伽玛能谱信号送至LMH7220进行比较，作为预判峰值的信号，通过74HCT74和74HC123电路产生测控时序，并得到采样申请信号，由MSP430F5438内部采样保持及A/D转换，由MSP430F5438 C语言和汇编混合编程，利用I/O中断和A/D中断的功能，完成峰值的快速检测。