[发明专利]探测器信号的测试系统及方法

说明书

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