[发明专利]基于脉冲宽度谱的探测器信号处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号探测和信号处理领域，尤其涉及一种基于脉冲宽度谱的探测器信号处理方法和装置。

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。这些探测器的工作原理是将入射粒子的能量转换为电脉冲信号输出，通过对输出电脉冲信号的测量来获得探测对象类型、能量等信息。除了在高能物理学领域之外，这些探测器及方法也在生活、医学、工业的各个领域得到了广泛的应用，例如离子型烟雾报警器、无损检测等等。

在现代探测器信号处理领域，主要的方法是测量输出脉冲信号的幅度，将幅度转换为能道，通过记录并分析幅度能谱来完成探测对象的能量刻画、探测器标定和获知探测对象的特征等工作。这种以幅度能谱为基础的探测器信号处理方式已经得到了广泛的应用，例如各种类型的多道分析仪、各类高能粒子探测卫星等等。在实际应用中，通常的做法是搭建峰值保持电路，并使用高精度A/D转换器直接测量探测器输出的幅度能谱，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，且对峰值保持电路的要求很高，加大了设计难度。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，同时在军工和航天应用领域，通常还面临着国外禁运的困难，这就增加了整个系统的研制成本。另一方面，高精度、高速的A/D转换器或者Flash ADC需要复杂的外围电路和数据读出系统设计，以保证高采样率、高精度以及数据的及时读出，这就增加了整个系统的复杂性和难度。因此，这种探测器信号处理方式比较复杂、造价高、设计难度大。

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及信号处理装置来实现在外太空观察各类目标，如果将前述探测器信号处理装置应用到航天器上，则面临造价高、设计难度大、维护困难等诸多缺点。

综上所述，现有的探测器信号处理方法和装置虽然依赖于高性能的A/D转换器可以完成标定、测试和数据处理任务，但是存在系统复杂、造价高、技术难度大、维护困难，且不适合用于航天器在轨使用等诸多缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，摒弃传统的幅度能谱，提供一种基于脉冲宽度谱的探测器信号处理方法和装置。

一方面，本发明提供了一种基于脉冲宽度谱的探测器信号处理方法，包括：采集第一脉冲宽度谱，所述第一脉冲宽度谱用于表征探测器输出的待探测信号在指定阈值处脉冲宽度的统计关系；根据预先标定的探测器输入信号能量或输出信号幅度与输出信号在指定阈值处脉冲宽度之间的对应关系，确定与所述第一脉冲宽度谱对应的所述待探测信号的能量信息。

另一方面，本发明还提供了一种基于脉冲宽度谱的探测器信号处理装置，包括：脉冲宽度谱测量电路，用于采集第一脉冲宽度谱，所述第一脉冲宽度谱用于表征探测器输出的待探测信号在指定阈值处脉冲宽度的统计关系；数据处理电路，用于根据预先标定的探测器输入信号能量或输出信号幅度与输出信号在指定阈值处脉冲宽度之间的对应关系，确定与所述第一脉冲宽度谱对应的所述待探测信号的能量信息。

本发明提供的技术方案，装置结构简单、方案设计难度小、成本低、维护简单，在性能上不会比传统的幅度能谱降低，可适合用于航天器在轨等各个技术领域进行脉冲信号的检测使用。

附图说明

图1为本发明提供的基于脉冲宽度谱的探测器信号处理的原理示意图；

图2为本发明提供的一可选的基于脉冲宽度谱的探测器信号处理方法流程图；

图3为本发明提供的基于脉冲宽度谱的探测器信号处理方法的可选原理框图；

图4为本发明信号幅度与指定阈值处的脉冲宽度的对应关系标定原理框图；

图5为本发明提供的探测器信号处理方法的应用原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。