[发明专利]一种基于相位补偿的脉冲信号峰值检测方法

说明书

本发明公开了一种基于相位补偿的脉冲信号峰值检测装置及方法，属于核辐射探测技术领域；现有技术中的检测装置及方法，检测精度不高或成本很高；本发明提供的检测装置包括输入缓冲电路，输入滤波器、移相滤波器、迟滞比较器、阈值检测电路、噪声抑制电路和相位补偿电路，该设计具有较强的灵活性，可拓展性强，通过更改滤波电路类型和电路参数即可实现对任意类型和频率的脉冲检测；电路结构简单，检测精度高，工作稳定，抗干扰能力强，对ADC采样率和MCU性能要求低，应用该设计可有效减小能谱分析仪器设计成本和程序设计复杂度，提高数字化能谱仪时间分辨率。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，更具体地，涉及一种对核探测输出脉冲信号进行峰值检测的方法。

背景技术

在核物理研究中，高能粒子产生的辐射中包含了大量的物理信息，通过测量辐射能谱可以研究很多物理现象的演化情况。通常核探测器输出的脉冲信号幅度与输入粒子的能量成正比，因此测量探测器输出脉冲信号幅值，即可得到辐射信息能谱。通过与不同探测器组合，脉冲信号峰值检测电路配合ADC&MCU可以构成包括α射线能谱仪、X射线能谱仪、Y射线能谱仪、康普顿散射谱仪、色谱分析仪、光谱分析仪等各型能谱分析仪器，在核科学和核工程、材料科学、环境科学、地质、冶金、石油、生物医学等领域中都有非常广泛的应用。

传统的脉冲信号峰值检测方法主要有以下两种：一种是通过采样保持器配合比较器进行峰值保持和幅值检测，另一种是通过高速数字化采样配合特定算法实现脉冲信号的峰值提取。采样保持型峰值检测电路基于脉冲信号的的采样保持、延迟和展宽，电路死时间长，动态性能差，输入信号频率较高时误差大。此外保持电容的取值也是问题，取值太大影响电路的动态性能；取值小则保持值下降快，影响检测精度。受制于其工作机理，采样保持型峰值检测电路适用于处理中低频输入脉冲，检测精度不高(很难达到5％以内)，难以适应日益发展的能谱测量的精度要求。全数字化峰值提取方法虽然外围电路简单，处理速度快，通常仅需要输入降噪滤波电路，但是为了达到较高精度，

其需要高速ADC(输入脉冲频率百倍以上)及高性能MCU，由于数据吞吐量十分大且算法复杂，全数字化峰值提取方法若兼顾高检测精度与高时间分辨率，则成本很高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决以上的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于相位补偿的脉冲信号峰值检测装置，其特征在于，所述装置包括输入缓冲电路，输入滤波器、移相滤波器、迟滞比较器、阈值检测电路、噪声抑制及相位补偿电路；

输入脉冲信号经所述输入缓冲电路进行信号缓冲，其输出端连接到输入滤波器。所述的输入缓冲电路提高输入阻抗，通过TVS对后级电路进行保护并截止输入脉冲的负半波信号；

所述的输入滤波器对缓冲后进行滤波降噪，其输出端分别连接到所述移相滤波器和所述迟滞比较器的负输入端；

所述移相滤波器对输入信号进行移相，其输出端分别连接到所述迟滞比较器的正输入端和所述阈值检测电路，所述迟滞比较器利用正、负输入端的相位差进行峰值初检，并输出初检信号；

所述阈值检测电路检测脉冲信号，当脉冲信号到来时，其输出高电平，低于阈值的脉冲信号将被当做噪声而忽略，所述阈值检测电路和所述迟滞比较器输出通过与门送给所述噪声滤波电路；

所述噪声抑制及相位补偿电路对与门输出信号进行噪声抑制并对所述初检信号进行相位补偿，即完成峰值检测，补偿后的峰值信号正好对应于移相后信号的峰值，用于启动ADC进行A/D转换。

优选地，所述输入缓冲电路中包括电阻R1，二极管D2构成的负信号截止电路。

优选地，所述输入滤波器与所述移相滤波器采用通频带增益平坦的有源巴特沃思低通滤波电路。

优选地，所述迟滞比较器采用带正反馈网络的高速比较器。