專利名稱：X射線探測傳感器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于X射線探測技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)一種x射線探測傳感器及控制方法。
背景技術(shù)：
X射線探測技術(shù)可以在不破壞物體的前提下，對(duì)物體內(nèi)部情況進(jìn)行探測，比如醫(yī)療 行業(yè)中利用DR(數(shù)字化X射線)技術(shù)，可以對(duì)人體器官進(jìn)行透視，工業(yè)上可以通過X射線實(shí) 時(shí)成像探測技術(shù)，對(duì)航空航天零件、壓力容器等進(jìn)行探傷，公共場所可應(yīng)用X射線安全檢測 系統(tǒng)對(duì)行李包裹進(jìn)行安全檢查，海關(guān)可以通過高電壓X射線探測器對(duì)集裝箱進(jìn)行安全和防 走私檢查。 目前比較通用的X射線探測技術(shù)主要有以下幾種光電倍增管、射線增感屏與CCD 等結(jié)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)簡單的X射線探測，不足之處是均存在探測速度慢、探測動(dòng)態(tài)范圍 小，采用光學(xué)鏡頭，失真嚴(yán)重，不能避免球差、壽命短等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種X射線探測傳感器及控制方法，通過直接 測量熒光體感應(yīng)強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)X射線探測動(dòng)態(tài)范圍大，無失真，工作穩(wěn)定和節(jié)能的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的該傳感器包括熒光體、光電池、信號(hào)調(diào)理電路、 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)；該傳感器的連接關(guān)系是熒光體安裝在光電池上，用于采集X射 線，熒光體發(fā)出的光進(jìn)入光電池，光電池輸出端連接信號(hào)調(diào)理電路的輸入端，對(duì)熒光體采集 的X射線信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電 路的輸出端連接單片機(jī)的輸入端。 該探測傳感器的控制方法包括以下步驟當(dāng)上電或復(fù)位時(shí)，X射線探測傳感器初 始化，獲取初始化參數(shù)，然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理和信號(hào)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處 理； 該控制方法包括以下步驟 步驟一、開始； 步驟二、探測傳感器初始化； 步驟三、信號(hào)調(diào)理，把檢測到的原始信號(hào)放大到適合AD轉(zhuǎn)換的范圍； 步驟四、信號(hào)轉(zhuǎn)換，把模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 步驟五、信號(hào)濾波，濾除信號(hào)中的高頻噪音； 步驟六、信號(hào)校準(zhǔn)，使各路信號(hào)一致； 步驟七、信號(hào)排序，按通訊的要求對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)排序； 步驟八、通訊預(yù)處理，按照通訊要求對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)塊打包； 步驟九、返回。 其中探測傳感器初始化包括以下步驟
步驟1、開始；
步驟2、讀取參考電壓，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存；
步驟3、讀取電源電壓，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存；
步驟4、讀取偏置電壓，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存；
步驟5、讀取地址碼，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存；
步驟6、讀取放大倍數(shù)，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟7 、參數(shù)校驗(yàn)，校驗(yàn)以上參考電壓、電源電壓、偏置電壓、地址碼、放大倍數(shù)參數(shù)
范圍以滿足運(yùn)行技術(shù)要求； 步驟8、返回。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)該探測器通過將X射線結(jié)合熒光體進(jìn)行探測，使探測動(dòng)態(tài)范圍大，不采用光學(xué)鏡頭，沒有失真，熒光體沒有消耗且壽命長。


圖1本發(fā)明一種X射線探測傳感器結(jié)構(gòu)框圖； 圖2本發(fā)明一種X射線探測傳感器的控制方法探測傳感器工作流程 圖3本發(fā)明一種X射線探測傳感器的控制方法中探測傳感器初始化流程 圖4為本發(fā)明一種X射線探測傳感器電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一種X射線探測傳感器及控制方法結(jié)合實(shí)施例及附圖加以詳細(xì)說明。
本發(fā)明實(shí)施例選取熒光體G0S，使用ATL084集成電路作為信號(hào)調(diào)理電路，參考電壓2. 5V，電源電壓5V，偏置電壓1. 8V，可以把信號(hào)范圍處理到適合信號(hào)轉(zhuǎn)換的程度，使用ADC0809集成電路作為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，可以實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度，普通視覺分辨的灰度僅為20級(jí)，可以滿足信號(hào)轉(zhuǎn)換速度和精度要求，使信號(hào)轉(zhuǎn)換后不失真，地址碼為O，放大倍數(shù)為1，使用ATMega8微處理器實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和初始化算法。 如圖1和圖2所示，該傳感器包括熒光體、光電池D1和D2、信號(hào)調(diào)理電路ATL084、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路ADC0809和單片機(jī)ATMega8，其中熒光體安裝在光電池Dl和D2上，光電池輸出端連接信號(hào)調(diào)理電路ATL084的輸入端2引腳，信號(hào)調(diào)理電路ATL084的輸出端2引腳連接信號(hào)轉(zhuǎn)換電路ADC0809的輸入端10和11引腳，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路ADC0809的輸出端15至28引腳和3、1、2、14引腳分別依次連接單片機(jī)ATMega8的輸入端13至10引腳、8至1引腳和24至21引腳。 初始化參數(shù)用于記錄傳感器的狀態(tài)，準(zhǔn)備后續(xù)處理；信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換獲取信號(hào)精度和分辨率，采用信號(hào)調(diào)理計(jì)算公式如下 f/。 =--二X 〔/,. 其中U。為輸出電壓，Ui為輸入電壓，Rf為反饋電阻，Ri為內(nèi)電阻.； 濾波處理算法可以降低信號(hào)的噪聲，提高信噪比，采用的濾波計(jì)算公式如下 a[i] = t[iX2]+t[iX2+l])+2 i=0-31 其中a[i]為原始數(shù)據(jù)，t[i]為轉(zhuǎn)換結(jié)果； 校準(zhǔn)處理算法可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大或縮小，為通訊和排序做準(zhǔn)備；采用校準(zhǔn)計(jì)算
4公式如下 a [i] = a [i] Xg[i] i = 0-31 其中a[i]為原始數(shù)據(jù)，g[i]為增益值; 排序處理算法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的排序，產(chǎn)生信號(hào)序列；通訊預(yù)處理算法可以調(diào)整數(shù)據(jù)格式，為多個(gè)傳感器通訊做準(zhǔn)備。 采用排序公式如下 b[i] = a[i+16] i = 0-15 b[j] = a [j-16] j = 16-31 其中b[i]、b[j]為輸出數(shù)據(jù)，a[i]、a[j]為輸入數(shù)據(jù); 該探測傳感器的控制方法包括以下步驟當(dāng)上電或復(fù)位時(shí)，X射線探測傳感器初始化，獲取初始化參數(shù)，然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理和信號(hào)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理； 該控制方法包括以下步驟如圖3所示， 步驟一、開始； 步驟二、探測傳感器初始化； 步驟三、信號(hào)調(diào)理，把檢測到的原始信號(hào)放大到適合AD轉(zhuǎn)換的范圍； 步驟四、信號(hào)轉(zhuǎn)換，把模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 步驟五、信號(hào)濾波，濾除信號(hào)中的高頻噪音； 步驟六、信號(hào)校準(zhǔn)，使各路信號(hào)一致； 步驟七、信號(hào)排序，按通訊的要求對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)排序； 步驟八、通訊預(yù)處理，按照通訊要求對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)塊打包； 步驟九、返回。 其中探測傳感器初始化包括以下步驟如圖4所示， 步驟1、開始； 步驟2、讀取參考電壓2. 5V，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟3、讀取電源電壓5V，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟4、讀取偏置電壓1. 2V，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟5、讀取地址碼從0到128，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟6、讀取放大倍數(shù)從1到16，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟7 、參數(shù)校驗(yàn)，校驗(yàn)以上參考電壓、電源電壓、偏置電壓、地址碼、放大倍數(shù)參數(shù)
范圍以滿足運(yùn)行技術(shù)要求； 步驟8、返回。
權(quán)利要求
一種X射線探測傳感器，其特征于該傳感器包括熒光體、光電池、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)，其中熒光體安裝在光電池上，光電池輸出端連接信號(hào)調(diào)理電路的輸入端，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接單片機(jī)的輸入端。
2. 按權(quán)利要求1所述的X射線探測傳感器的控制方法，其特征于控制方法包括以下步驟當(dāng)上電或復(fù)位時(shí)，X射線探測傳感器初始化，獲取初始化參數(shù)，然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理和信號(hào) 轉(zhuǎn)換，單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理；具體探測傳感器控制方法包括以下步驟步驟一、開始；步驟二、探測傳感器初始化；步驟三、信號(hào)調(diào)理，把檢測到的原始信號(hào)放大到適合AD轉(zhuǎn)換的范圍； 步驟四、信號(hào)轉(zhuǎn)換，把模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 步驟五、信號(hào)濾波，濾除信號(hào)中的高頻噪音； 步驟六、信號(hào)校準(zhǔn)，使各路信號(hào)一致； 步驟七、信號(hào)排序，按通訊的要求對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)排序； 步驟八、通訊預(yù)處理，按照通訊要求對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)塊打包； 步驟九、返回。
3. 按照權(quán)利要求2所述的X射線探測傳感器的控制方法，其特征在于所述的探測傳感 器初始化包括以下步驟步驟1、開始；步驟2、讀取參考電壓，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存；步驟3、讀取電源電壓，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟4、讀取偏置電壓，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟5、讀取地址碼，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存； 步驟6、讀取放大倍數(shù)，在配置存儲(chǔ)區(qū)里預(yù)存；步驟7 、參數(shù)校驗(yàn)，校驗(yàn)以上參考電壓、電源電壓、偏置電壓、地址碼、放大倍數(shù)的參數(shù)范 圍以滿足運(yùn)行技術(shù)要求； 步驟8、返回。
全文摘要
一種X射線探測傳感器及控制方法，屬于X射線探測技術(shù)領(lǐng)域，該傳感器包括熒光體、光電池、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)。該傳感器的控制方法包括探測傳感器初始化；信號(hào)調(diào)理；信號(hào)轉(zhuǎn)換；信號(hào)濾波；信號(hào)校準(zhǔn)；信號(hào)排序；通訊預(yù)處理；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)該探測器通過將X射線結(jié)合熒光體進(jìn)行探測，使探測動(dòng)態(tài)范圍大，不采用光學(xué)鏡頭，沒有失真，熒光體沒有消耗且壽命長。
文檔編號(hào)G01T1/16GK101788682SQ20091031110
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者原培新, 潘文才, 譚俊, 趙秉軍 申請(qǐng)人:東北大學(xué)