專利名稱：便攜式伽瑪能譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x器，特別涉及一種便攜式伽瑪能譜儀。
背景技術(shù)：
在技術(shù)快速發(fā)展的今天，目前的伽瑪能譜儀并不能滿足現(xiàn)有的需求。目前的伽瑪能譜儀普遍存在的整機(jī)功耗大、儀器體積大、穩(wěn)定性差，不適于野外測(cè)量的特征。伽瑪能譜測(cè)量探頭與主機(jī)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(jìn)行物理連接，在野外復(fù)雜的使用環(huán)境中，線纜極易出現(xiàn)接觸不了、線纜短接等故障。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式伽瑪能譜儀，其極大的提高儀器集成度與儀器穩(wěn)定性，降低了儀器主機(jī)體積、重量；并極大的降低了儀器功耗。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)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、數(shù)字電路部分、主機(jī)；前置放大器為高信噪比放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理；數(shù)字電路則由基于電荷測(cè)量原理的ADC模塊、數(shù)字濾波處理單元、無(wú)線通訊模塊組成，數(shù)字濾波處理單元包括低功耗CPLD和低功耗ARM芯片，通過(guò)基于電荷測(cè)量原理的ADC 模塊確保信號(hào)輸出時(shí)間寬度為微秒級(jí)，由CPLD模塊則對(duì)ADC模塊輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、數(shù)字甄別處理，由ARM對(duì)譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最后由無(wú)線通訊模塊將信號(hào)傳送給主機(jī)。其中，基于電荷測(cè)量原理的ADC模塊核心部件為QMCA4001-50N，在該模塊中實(shí)現(xiàn)了濾波、波形甄別、基線恢復(fù)、電荷測(cè)量功能；而數(shù)字濾波處理單元通過(guò)CPLD實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波 (譜數(shù)據(jù))，從而減少電路復(fù)雜程度，通過(guò)ARM芯片實(shí)現(xiàn)譜線采集和無(wú)線藍(lán)牙傳輸控制功能， 作為優(yōu)選無(wú)線通訊模塊采用藍(lán)牙通訊模塊。本實(shí)用新型的有益效果是集成度高，儀器穩(wěn)定性高，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(shí)使用藍(lán)牙通訊模塊使得儀器的數(shù)據(jù)傳輸更為方便簡(jiǎn)潔。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型更容易被理解，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖1，一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(shù)字電路部分、主機(jī)。其中，前置放大器采用高性噪比放大器，對(duì)探測(cè)到的信號(hào)做放大處理。[0013]數(shù)字電路部分由基于電荷測(cè)量原理的ADC模塊、數(shù)字濾波處理單元、無(wú)線通訊模塊組成，采用電荷測(cè)量高速ADC模塊QMCA4001-50N即電荷測(cè)量模塊實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)時(shí)間為us 級(jí)時(shí)間，并通過(guò)對(duì)周邊電路的設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)的采集速度和精度。數(shù)字濾波處理單元?jiǎng)t包括低功耗CPLD和低功耗的ARM芯片。在CPLD中實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波、數(shù)字甄別等功能，減少了電路的復(fù)雜程度；ARM芯片實(shí)現(xiàn)譜線采集和無(wú)線藍(lán)牙傳輸控制等功能；同時(shí)采用ARM芯片對(duì)數(shù)據(jù)采集時(shí)間、存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)置等功能進(jìn)行控制。其中，ARM芯片型號(hào)為L(zhǎng)PC2104。而無(wú)線通訊模塊采用藍(lán)牙通訊模塊，通過(guò)模塊進(jìn)行底層編程，實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，主機(jī)通過(guò)內(nèi)置的處理管理軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)等功能。主機(jī)為工業(yè)用PDA，其上的處理軟件包括數(shù)據(jù)采集和分析功能，基于.net平臺(tái)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(shí)現(xiàn)譜線的解析，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的核素識(shí)別等功能，方便用戶使用。另外，該便攜式伽瑪能譜儀采用數(shù)字化集成探頭是采用NaI (Tl)晶體作為輻射信號(hào)。且本實(shí)用新型還引入了高能物理中的應(yīng)用較為成熟的電荷測(cè)量技術(shù)，采用了輸出電荷量同探測(cè)器沉積的能量成正比這一先進(jìn)理論，配合電路設(shè)計(jì)，應(yīng)用到低能量的自然伽瑪射線測(cè)量中。通過(guò)這一創(chuàng)新應(yīng)用，簡(jiǎn)化了探測(cè)器模擬電路，可以很好地解決傳統(tǒng)伽瑪能譜測(cè)量過(guò)程中普遍存在的伽瑪能譜隨溫度變化譜線發(fā)生較大漂移，造成測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定、可靠性差的現(xiàn)象。并使得外部電路可以很好地集成到數(shù)字化探頭中，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)綜合性能。本實(shí)用新型極大的提高儀器集成度，降低儀器主機(jī)體積，使主機(jī)重量低于400g; 而功耗控制上對(duì)于正常工作的譜儀，不包括顯示器，其功耗控制在300mW以內(nèi)；另外， 處理軟件中的譜線解析算法的采用國(guó)際先進(jìn)數(shù)學(xué)方法。通過(guò)解譜，能夠有效的區(qū)分 0. 661MeV (137Cs) ^P 0. 609MeV (214Bi)特征射線能量(對(duì)于 137Cs (0. 66IMeV)能量分辨率為 8% )，其最大計(jì)數(shù)率對(duì)于 137Cs 達(dá)至Ij IM counts/s ；儀器道數(shù):256,512,1024,2048,4096 π 選。
權(quán)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、數(shù)字電路部分、主機(jī)；前置放大器為高信噪比放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理；數(shù)字電路則由基于電荷測(cè)量原理的ADC模塊、數(shù)字濾波處理單元、無(wú)線通訊模塊組成， 數(shù)字濾波處理單元包括低功耗CPLD和低功耗ARM芯片，通過(guò)基于電荷測(cè)量原理的ADC模塊確保信號(hào)輸出時(shí)間寬度為微秒級(jí)，由CPLD模塊則對(duì)ADC模塊輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、數(shù)字甄別處理，由ARM對(duì)譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最后由無(wú)線通訊模塊將信號(hào)傳送給主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于所述基于電荷測(cè)量原理 ADC模塊核心部件為QMCA4001-50N。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于所述無(wú)線通訊模塊為藍(lán)牙通訊模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種便攜式伽瑪能譜儀，其特征在于所述主機(jī)為工業(yè)級(jí)PDA。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式伽瑪能譜儀，包括前置放大器、數(shù)字電路部分、主機(jī)；前置放大器為高信噪比放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理；數(shù)字電路部分則由采用基于電荷測(cè)量原理的ADC模塊、數(shù)字濾波處理單元、無(wú)線通訊模塊組成，通過(guò)ADC模塊確保信號(hào)輸出時(shí)間為微秒級(jí)，通過(guò)數(shù)字濾波處理單元實(shí)現(xiàn)濾波、數(shù)字甄別以及譜線采集，最后由無(wú)線通訊模塊將信號(hào)傳送給主機(jī)。本實(shí)用新型集成度高，穩(wěn)定性好，大大降低了儀器體積和重量，且采用低功耗元件降低了儀器功耗，同時(shí)使用藍(lán)牙通訊模塊使得儀器的數(shù)據(jù)傳輸更為方便簡(jiǎn)潔。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202003032SQ20102055410
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者李慶陽(yáng), 羅娟, 賴德軍, 鄧霜嶺, 鐘紅梅, 黃元清 申請(qǐng)人:四川金核礦業(yè)有限公司