信號基線處理方法及信號基線處理設備與流程

本發明涉及核分析儀器領域，具體而言，涉及一種信號基線處理方法及信號基線處理設備。

背景技術：

隨著科學的進步與發展，核儀器儀表的應用領域也越來越廣泛，幾乎涵蓋農業、工業、醫療衛生、地質礦山、環境保護、航天、教學、科研、海關等領域，這就使得對于信號測量的準確性變得尤其重要。

在脈沖譜儀中，由于探測器漏電流、差的極零相消處理以及電子學元器件溫漂、交流電源紋波等影響，有用信號總是疊加在一個不穩定的基線電壓水平上，并且在進行信號測量時，信號的基線會產生偏移，在對信號中脈沖特性的信號的幅度進行識別時，緩慢波動的基線會影響信號中脈沖特性的信號的幅度的準確識別，而在現有技術中，對信號基線的處理方法是采集經過算法得到的估計基線的平均值，即采集完一條譜線后，再將基線計算出來，此時的基線一般是一條曲線，再對基線取平均值，之后再在譜線數據中扣除基線。該方法沒有給出一次調節周期消耗的時間，所以在實時性上存在疑問。再者，該類方法也就是傳統的采集完再減去基線的方法，測量準確性不高，受基線飄移影響較大，從而導致基線對測量譜線中各元素峰位的偏移影響較大。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種信號基線處理方法及信號基線處理設備，以解決現有技術中對脈沖信號不能跟隨測量，不能實時進行脈沖信號基線恢復處理，造成基線對測量信號譜線中各元素峰位的偏移影響較大的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種信號基線處理方法，所述方法包括：獲取對脈沖信號進行采樣后得到的采樣數據；對獲取的采樣數據進行基線計算，得到第一基線值；將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到第二基線值；基于所述第二基線值調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

進一步地，所述獲取對脈沖信號進行采樣后得到的采樣數據，包括：對接收到的脈沖信號進行多次采樣得到采樣數據，所述采樣數據包括每次采樣后的N個采樣點數據。

進一步地，所述多次采樣為1024次采樣。

進一步地，所述對獲取的采樣數據進行基線計算，得到第一基線值，包括：獲取每次所述采樣后的N個采樣點數據中的采樣點數據最小值，得到多個采樣點數據最小值；對多個所述采樣點數據最小值進行平均值處理，得到第一基線值。

進一步地，所述N為16384或32768。

進一步地，所述將第一基線值進行基線漂移判別，得到第二基線值，包括：將所述第一基線值與預設參考基線值進行比對，根據比對結果獲取第二基線值。

進一步地，所述比對結果為將所述第一基線值與所述預設參考基線值進行相減所得的差，所述所得的差為所述第二基線值。

第二方面，本發明實施例提供了一種信號基線處理設備，所述信號基線處理設備包括控制裝置以及數據處理裝置；所述數據處理裝置，用于獲取對脈沖信號進行采樣后得到的采樣數據，對獲取的采樣數據進行基線計算，得到第一基線值；所述控制裝置，用于將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到第二基線值，基于所述第二基線值調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

進一步地，所述數據處理裝置包括采樣器以及基線計算器；所述采樣器，用于對接收到的所述脈沖信號進行多次采樣得到所述采樣數據，所述采樣數據包括每次采樣后的N個采樣點數據；基線計算器，用于獲取每次所述采樣后的N個采樣點數據中，每次采樣的最小值，得到多個采樣最小值；對多個所述采樣最小值進行平均值處理，得到第一基線值。

進一步地，所述控制裝置包括MCU控制器、數模轉換器以及運算放大器；所述MCU控制器，用于將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到攜帶第二基線值的數字信號；將所述攜帶第二基線值的數字信號傳遞給所述數模轉換器；所述數模轉換器用于將所述攜帶第二基線值的數字信號轉換為攜帶第二基線值的模擬信號，將所述攜帶第二基線值的模擬信號傳遞給所述運算放大器；所述運算放大器，用于基于所述攜帶第二基線值的模擬信號調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

本發明的有益效果是：

本發明提供一種信號基線處理方法及信號基線處理設備，通過將采樣后的脈沖信號進行基線計算，獲取第一基線值，再將第一基線值與預設參考的基線值進行比較，通過比較結果來輸出第二基線值，基于第二基線值來調整所述脈沖信號的基線，并將調整后的脈沖信號輸出，通過這種方法對脈沖信號進行跟隨測量，即通過反饋調節，在對脈沖信號進行采樣前就完成對脈沖信號的基線進行扣除，也就是說相當于可以對信號的基線進行實時恢復處理，這樣減小了基線對測量譜線中各元素峰位偏移的影響。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明實施例了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種信號基線處理方法的流程圖；

圖2為本發明實施例提供的另一種信號基線處理方法的流程圖；

圖3為本發明實施例提供的一種信號譜線示意圖；

圖4為本發明實施例提供的另一種信號譜線示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種信號基線處理設備的結構框圖；

圖6為本發明實施例提供的另一種信號基線處理設備的結構框圖。

圖標：100-信號基線處理設備；110-數據處理裝置；120-控制裝置；112-采樣器；114-基線計算器；122-控制器；124-數模轉換器；126-運算放大器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

請參照圖1，圖1為本發明實施例提供的一種信號基線處理方法的流程圖。所述方法具體包括步驟S100，獲取對脈沖信號進行采樣后得到的采樣數據；步驟S200，對獲取的采樣數據進行基線計算，得到第一基線值；步驟S300，將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到第二基線值；步驟S400，基于所述第二基線值調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

其中，步驟S100，獲取對脈沖信號進行采樣后得到的采樣數據，具體包括：對接收到的脈沖信號進行多次采樣得到采樣數據，所述采樣數據包括每次采樣后的N個采樣點數據。

具體地，當檢測到輸入的脈沖信號時，這時對輸入的脈沖信號進行多次采樣，采樣頻率可以為100MHZ，每次可采集N個采樣點數據，N可以為16384或32768個采樣點數據，這里的采樣點數據不僅限于16384或32768個，也可以根據需要進行選擇其他個數的采樣點數據，每個采樣點數據為數字值，重復進行多次采樣，本實施例中對脈沖信號進行1024次采樣后得到采樣數據。

步驟S200，對獲取的采樣數據進行基線計算，得到第一基線值，請參照圖2，圖2為本發明實施例提供的另一種信號基線處理方法的流程圖，步驟S200(如圖1)具體包括步驟S210和步驟S220。

步驟S210，獲取所述每次采樣后的N個采樣點數據中的采樣點數據最小值，得到多個采樣點數據最小值。

步驟S220，對所述多個采樣點數據最小值進行平均值處理，得到第一基線值。

具體地，對步驟S100(如圖1)中所采集的16384或32768個采樣點數據進行比較或排序，最后在每次所采集的采樣點數據中取一個最小值，這里的最小值是指采樣點數據中的數字值的最小值，這樣每次采樣可取一個最小值，進行1024次采樣可得1024個最小值，對這1024個最小值進行平均值處理，這里的平均值處理這樣理解：平均值是指算術平均值，即1024個最小值求和，再將所得的和值除以1024即可以得到平均值，所得的平均值作為第一基線值輸出。

請繼續參照圖1，步驟S300，將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到第二基線值。

具體地，將步驟S200中計算出的平均值，也就是第一基線值與預先設置的參考基線值進行比較，如果第一基線值比預先設置的參考基線值大，那么就將第一基線值減去預先設置的參考基線值，得到的差作為第二基線值；如果第一基線值比預先設置的參考基線值小，將預先設置的參考基線值減去第一基線值，得到的差作為第二基線值；如果第一基線值與預先設置的參考基線值相等，那么將預先設置的參考基線值減去第一基線值，得到的差作為第二基線值；需要說明的是，這里的“大”、“小”、“相等”是指數值上的比較。

這里獲得的第二基線值為攜帶第二基線值的數字信號。

步驟S400，基于所述第二基線值調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

因為采樣頻率為100MHZ，也就是12bit精度，脈沖信號輸入的幅值范圍可以為0-2V，也就是說將電壓值2V分成2¹²，那么最小刻度單位約為0.5mV，預先設置的參考基線值可以為0.5mV-10mV，最好的效果可以為0.5mV。

具體地，所述第二基線值為攜帶第二基線值的模擬信號，第二基線值為脈沖信號需要調整的幅值，可以這樣理解，例如，預先設置的參考基線值為0.5mV，第一基線值為0.3mV，那么第二基線值就為0.2mV，如果脈沖信號的其中一個幅值為0.6mV，這時0.6mV大于0.5mV，所以需要扣除基線值0.2mV；如果脈沖信號的其中一個幅值為0.4mV，0.4mV小于0.5mV，那么就需要加上基線值0.2mV來抬升信號幅值，以此方法來調整脈沖信號的基線，然后再將經過調整后的信號輸出至步驟S100，也就是通過反饋來調節脈沖信號的幅度，整個調節周期時間大約為1S，使得脈沖信號的幅度處于穩定狀態，從而提高能量分辨率。

步驟S400中的第二基線值是指步驟S300中由攜帶第二基線值的數字信號轉換來的攜帶第二基線值的模擬信號。

請參照圖3、圖4，圖3為本實施例提供的一種信號譜線示意圖，圖4為本發明實施例提供的另一種信號譜線示意圖。對比圖3和圖4，單核素譜作為雙核素譜峰位的參照標準，信號未經去基線處理的譜線為雙核素譜1，雙核素譜2為雙核素譜1去基線后的譜線圖，可以看到圖1中沒有去基線的雙核素譜1相對于單核素譜，其波峰受干擾向左漂移了，而去基線的雙核素譜2的波峰基本沒受什么影響，所以本方案對信號進行實時基線恢復處理，從而使得信號在傳輸過程中不會受外界影響較大，信號在傳輸過程中信號的波峰不會受到較大程度的偏移。

請參照圖5，本發明實施例提供的一種信號基線處理設備100的結構框圖，所述信號基線處理設備包括數據處理裝置110以及控制裝置120。

所述數據處理裝置110，用于獲取對脈沖信號進行采樣后得到的采樣數據，對獲取的采樣數據進行基線計算，得到第一基線值。

所述控制裝置120，用于將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到第二基線值，基于所述第二基線值調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

具體地，請參照圖6，圖6為本發明實施例提供的一種信號基線處理設備100的第二結構框圖，所述數據處理裝置110(如圖5)包括采樣器112以及基線計算器114。

所述采樣器112，用于對接收到的所述脈沖信號進行多次采樣得到所述采樣數據，所述采樣數據包括每次采樣后的N個采樣點數據。

其中，所述采樣器112可以為模數轉換器，即A/D轉換器，通常是指一個將模擬信號轉變為數字信號的電子元件。通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。在本實施例中A/D轉換器的作用是將時間連續、幅值也連續的模擬脈沖信號轉換為時間離散、幅值也離散的數字信號。

基線計算器114，用于獲取所述每次采樣后的N個采樣點數據中，每次采樣的最小值，得到多個采樣最小值；對所述多個采樣最小值進行平均值處理，得到第一基線值。

所述基線計算器114可以是基于FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即現在可編程門陣列進行的，還可以基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)，即復雜可編程邏輯器件進行的，其主要作用是將采樣得到的采樣數據經過計算獲取第一基線值。

所述控制裝置120(如圖5)包括控制器122、數模轉換器124以及運算放大器126。

所述控制器122，用于將所述第一基線值進行基線漂移判別，基于所述基線漂移判別結果得到攜帶第二基線值的數字信號；將所述攜帶第二基線值的數字信號傳遞給所述數模轉換器124。

具體地，所述運算器是用于將所述第一基線值與預設參考基線值進行比對，根據比對結果獲取第二基線值，所述比對結果為將所述第一基線值與所述預設參考基線值進行相減所得的差，所述所得的差為所述第二基線值。

其中，所述預設參考基線值是指由PC機預先存入到所述控制器122中進行臨時存儲的，也可以是當控制器122接收到所述第一基線值時，再從PC那獲取預設參考基線值，最后控制器122將獲得的第二基線值傳給PC。

控制器122也可以是一種集成電路芯片，具有信號處理能力。上述控制器122器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網絡處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。其可以實現或者執行本申請實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。

在本實施例中，控制器122可以是基于MCU(Micro Control Unit)，即單片機，或者是ARM(Advanced RISC Machine)，即處理器，用于實現對第一基線值進行漂移判別的器件。

所述數模轉換器124用于將所述攜帶第二基線值的數字信號轉換為攜帶第二基線值的模擬信號，將所述攜帶第二基線值的模擬信號傳遞給所述運算放大器126。

所述模數轉換器，即D/A轉換器，是指把數字量轉換成模擬的器件，這里是將控制器122計算出的攜帶第二基線值的模擬信號轉換為攜帶第二基線值的數字信號，再將攜帶第二基線值的數字信號傳遞給運算放大器126。

所述運算放大器126，用于基于所述攜帶第二基線值的模擬信號調整所述脈沖信號的基線，得到并輸出調整后的脈沖信號。

具體地，運算放大器126是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數學運算的結果。本實施例中運算放大器126是將攜帶第二基線值的模擬信號與輸入的脈沖信號的基線值進行加減運算，調整脈沖信號的基線，并將調整后的脈沖信號輸入到PC機。

需要特別說明的是，當控制器122直接輸出攜帶第二基線值的模擬信號，那么就不需要再用數模轉換器124對第二基線值進行轉換了。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的信號基線處理設備的具體工作過程，可以參考前述方法中的對應過程，在此不再過多贅述。

綜上所述，本發明提供一種信號基線處理方法及信號基線處理設備，通過將采樣后的脈沖信號進行基線計算，獲取第一基線值，再將第一基線值與預設參考的基線值進行比較，通過比較結果來輸出第二基線值，基于第二基線值來調整所述脈沖信號的基線，并將調整后的脈沖信號輸出，通過這種方法對脈沖信號進行跟隨測量，即通過反饋調節，在對脈沖信號進行采樣前就完成對脈沖信號的基線進行扣除，一個調節周期時間大約為1S，也就是說相當于可以對信號的基線進行實時恢復處理，這樣減小了基線對測量譜線中各個元素峰位的影響。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的多個實施例的裝置、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。

另外，在本發明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。