專利名稱：便攜式伽瑪能譜儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種數據測量儀器，特別涉及一種便攜式伽瑪能譜儀。
背景技術：
70年代中期，以數字集成電路和微處理器為基礎的數字多道能譜分析儀問世。在其推廣使用中，使用者對其進行了不斷地改進。80年代初，基于單片機構建的譜儀系統被推出，如的FD-3022，其缺點是測量道數少，不能實時顯示譜線和進行大型數據運算。90年代， 再次提出基于筆記本構建的譜儀系統。如輕便型X熒光儀，采用了多道脈沖幅度分析器，測量道數為1024、2048道，具有很強的處理數據和實時顯示譜線的能力，但整機功耗大(一般大于10W)，難以集成為專用儀器，不適于野外測量。21世紀初，又再次提出了基于嵌入式微機構建的譜儀系統。如成都理工大學研制的能譜儀，采用了 x386為CPU的PC104模塊， 編制了以DOS為平臺的應用軟件，能夠進行多道測量，功耗低，同樣具有很強的處理數據能力，但儀器集成都也不夠高，儀器體積相對較大，野外測量不是很方便，儀器通訊采用的是串口，不能滿足當今數據傳輸要求。因此，在技術快速發展的今天，目前的伽瑪能譜儀并不能滿足現有的需求。目前的伽瑪能譜儀普遍存在的整機功耗大、儀器體積大，不適于野外測量的特征。伽瑪能譜測量探頭與主機之間主要采用串口或USB通訊，這兩種通訊方式必須要有線纜進行物理連接，在野外復雜的食用菌環境中，線纜極易出現接觸不了、線纜短接等故障。并且目前伽瑪能譜儀的處理軟件功能僅有數據采集、顯示和存儲等基本功能，無法滿足現在技術人員的需要。
發明內容
針對上述問題，本發明公開了一種便攜式伽瑪能譜儀，其極大的提高儀器集成度， 降低了儀器主機體積、重量；并極大的降低了儀器功耗。為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案一種便攜式伽瑪能譜儀，該便攜式伽瑪能譜儀包括前置放大器、模擬電路部分、數字電路部分、主機；前置放大器為高信噪比放大器，對信號進行放大處理；模擬電路部分包括主放大器和信號調整電路，對前置放大器輸出信號進行再次處理；數字電路部分則包括ADC模塊、數字濾波模塊、無線通訊模塊，通過ADC模塊確保信號輸出時間為微秒級，而數字濾波模塊則對ADC模塊輸出信號進行濾波、數字甄別處理， 最后由無線通訊模塊將信號傳送給主機；主機上有具可視化界面和圖形化功能的數據處理軟件。其中，ADC模塊為QMCA4001-50N ；而數字濾波模塊包括低功耗CPLD和低功耗ARM 芯片，通過CPLD實現數字濾波、數字甄別功能，從而減少電路復雜程度，通過ARM芯片實現譜線采集和無線藍牙傳輸控制功能，作為優選無線通訊模塊采用藍牙通訊模塊；主機上的數據處理軟件采用反卷積分算法實現譜線的解析，實現自動的核素識別功能，從而方便用戶使用。本發明的有益效果是集成度高，大大降低儀器體積和重量，且采用低功耗元件降低了儀器功耗，同時使用藍牙通訊模塊使得儀器的數據傳輸更為方便簡潔，最后在主機上使用具備可視化操作界面和圖形化功能的處理軟件，并采用反卷積分算法實現譜線的解析，實現核素的自動識別功能，從而方便用戶的使用。
圖1為本發明結構框圖；圖2為數字濾波模塊結構框圖。
具體實施例方式為了使本發明更容易被理解，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做更詳細說明。參閱圖1、圖2，一種便攜式伽瑪能譜儀，該便攜式伽瑪能譜儀包括前置放大器、模擬電路部分、數字電路部分、主機。其中，前置放大器采用高性噪比放大器，對探測到的信號做放大處理。模擬電路部分則包括主放大器和信號調整電路，對經前置放大器放大處理后信號再次進行處理。數字電路部分包括ADC模塊、數字濾波模塊、無線通訊模塊，采用積分式高速ADC 模塊QMCA4001-50N實現輸出信號時間為us級時間，通過對周邊電路的設計，保證數據的采集速度和精度。數字濾波模塊則包括低功耗CPLD和低功耗的ARM芯片。在CPLD中實現數字濾波、數字甄別等功能，減少了電路的復雜程度；ARM芯片實現譜線采集和無線藍牙傳輸控制等功能；同時采用ARM芯片對數據采集時間、存儲、參數設置等功能進行控制。而無線通訊模塊采用藍牙通訊模塊，通過模塊進行底層編程，實現與主機的數據通訊，主機通過內置的處理管理軟件，實現數據的傳輸、存儲等功能。主機上的處理軟件包括數據采集和分析功能，采用VC++軟件編寫，具有圖形化和可視化的功能。在軟件中采用反卷積算法實現譜線的解析，并實現自動的核素識別等功能， 方便用戶使用。本發明，極大的提高儀器集成度，降低儀器主機體積，使主機重量低于400g ；而功耗控制上對于正常工作的譜儀，不包括顯示器，其功耗控制在300mW以內；另外，處理軟件中的譜線解析算法的采用國際先進數學方法。通過解譜，能夠有效的區分0. 66IMeV(137Cs) 和0.609MeV (214Bi)特征射線能量(對于137Cs (0. 66IMeV)能量分辨率為8% )，其最大計數率對于137Cs達到IM/s ；儀器道數:256、512、1024、2048可選。
權利要求
1.一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于該便攜式伽瑪能譜儀包括前置放大器、模擬電路部分、數字電路部分、主機；前置放大器為高信噪比放大器，對信號進行放大處理；模擬電路部分包括主放大器和信號調整電路，對前置放大器輸出信號進行再次處理；數字電路部分則包括ADC模塊、數字濾波模塊、無線通訊模塊，通過ADC模塊確保信號輸出時間為微秒級，而數字濾波模塊則對ADC模塊輸出信號進行濾波、數字甄別處理，最后由無線通訊模塊將信號傳送給主機；主機上有具可視化界面和圖形化功能的數據處理軟件。
2.根據權利要求1所述一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于所述ADC模塊為 QMCA4001-50N。
3.根據權利要求1所述一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于所述數字濾波模塊包括低功耗CPLD和低功耗ARM芯片，通過CPLD實現數字濾波、數字甄別功能，從而減少電路復雜程度，通過ARM芯片實現譜線采集和無線藍牙傳輸控制功能。
4.根據權利要求3所述一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于所述無線通訊模塊為藍牙通訊模塊。
5.根據權利要求1所述一種便攜式伽瑪能譜儀，起特征在于所述數據處理軟件采用反卷積分算法實現譜線的解析，并實現自動的核素識別。
全文摘要
本發明公開了一種便攜式伽瑪能譜儀，包括前置放大器、模擬電路部分、數字電路部分、主機；前置放大器為高信噪比放大器，對信號進行放大處理；模擬電路部分包括主放大器和信號調整電路，對前置放大器輸出信號進行再次處理；數字電路部分則包括ADC模塊、數字濾波模塊、無線通訊模塊，通過ADC模塊確保信號輸出時間為微秒級，而數字濾波模塊則對ADC模塊輸出信號進行濾波、數字甄別處理，最后由無線通訊模塊將信號傳送給主機；主機上有具可視化界面和圖形化功能的數據處理軟件。本發明的有益效果是儀器集成度高，其體積和重量均大大降低；儀器功耗低；數據傳輸更為方便簡潔；數據的處理更為簡單準確智能。
文檔編號H04B5/00GK102236100SQ201010154869
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者李慶陽, 羅娟, 賴德軍, 鄧霜嶺, 鐘紅梅, 黃元清 申請人:四川金核礦業有限公司