[发明专利]一种实现探测器信号输出通道分时复用的电路及探测器

说明书

本发明公开了一种实现探测器信号输出通道分时复用的电路及探测器。该电路包括模式控制模块、时序控制模块、模式配置模块、时序配置模块、相同数量的模式执行模块和复用电流通道。该电路根据探测器预设的光电流输出模式和采样频率，将2ⁿ路PD的光电流信号分时的通过同一个复用电流通道传输给电流型模数转换器，并利用PD自身的结电容以及微弱的正向电压，将光电流信号与复用电流通道断开期间的电荷贮存起来，从而可在保证信噪比不变的情况下，最多将单个探测器的模数转换器的输入通道数量减少为常规设计的1/2ⁿ，从而显著降低了探测器的成本。

技术领域

本发明涉及一种实现探测器信号输出通道分时复用的电路，同时也涉及相应的探测器，属于安全检测技术领域。

背景技术

X射线安检系统的检测原理是行李或包裹进入到安检系统主体后，X射线穿过被检行李或包裹后打到其内部的探测器上，探测器将接收的穿过被检行李或包裹后的残余X射线能量转化为光电流，光电流的大小与X射线能量正相关，因为不同物质对于X射线的吸收系数不同，X射线穿过不同物质后残余的X射线能量也不相同，从而可以得到不同强度的光电流信号。通过光电流信号的强度就可以大致的判断出物质的类型以及物体的形状等信息。

目前，用于安检的探测器的信号读出方案主要有两种：如图1所示，一种是通过多通道电流型模数转换器，直接将光电流信号转化成数字信号，其优势在于光电流信号在传输过程中的损耗低，能保持较高的信噪比，但缺陷在于探测器的像素数量与模数转换器的通道数量必须是1:1，而模数转换器的通道数量是探测器成本的主要组成部分，因此该方案使得探测器成本很高。

如图2所示，另一种是先将多路并行的光电流信号通过电荷放大器转换成串行的电压信号，再利用电压型模数转换器转换成数字信号，其优势在于减少了模数转换器的通道数量，但缺陷在于电流转电压的过程以及电压传输到模数转换器的路径中，都存在损耗及电子学噪声，导致整体成像的信噪比较低。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种实现探测器信号输出通道分时复用的电路。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括有上述电路的探测器。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种实现探测器信号输出通道分时复用的电路，包括模式控制模块、时序控制模块、模式配置模块、时序配置模块、模式执行模块和复用电流通道；所述模式控制模块连接模式配置模块和所述时序配置模块，所述时序控制模块连接所述时序配置模块，所述时序配置模块连接所述模式配置模块和每个所述模式执行模块，每个所述模式执行模块一方面对应连接探测器中光电转换器的多路光电流输出通道，另一方面连接相应的复用电流通道；

根据探测器采用的光电流输出模式和采样频率，对所述模式控制模块与所述时序控制模块进行高低电平配置，所述时序配置模块从所述模式配置模块以预设频率时钟输入信号分频得到的每个采样频率2ⁿ倍的切换频率中，选择出所述探测器采用的采样频率2ⁿ倍的切换频率，并基于该切换频率周期性切换输出状态，以控制每个所述模式执行模块的状态，在将光电流信号导通到预设复用电流通道上，而未导通到复用电流通道上的光电流信号贮存在光电转换器中光电二极管的结电容上，以达到将2ⁿ路光电流信号分时输出到同一路复用电流通道上的目的；其中，n为正整数。

其中较优地，所述模式控制模块包括m个模式控制端口，每个所述模式控制端口连接所述模式配置模块和所述时序配置模块；所述模式控制端口的数量满足如下条件：2^m≥n+1,n+1为光电流输出模式的数量，m为正整数。

其中较优地，针对每个所述模式控制端口，在所述模式控制端口与电源之间设置上拉电阻，使得所述模式控制端口输出高电平信号，在所述模式控制端口与地之间设置下拉电阻，使得所述模式控制端口输出低电平信号。