專利名稱：信號峰值采樣保持裝置及其在核能譜測量系統(tǒng)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號峰值采樣保持裝置，具體說是一種適用于核能譜測量 系統(tǒng)的峰值采樣保持裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在核能譜測量系統(tǒng)中，探測器輸出的信號經(jīng)信號調(diào)理電路后，輸出為準(zhǔn)高 斯脈沖信號，信號峰值代表了放射性射線的特征，通過對峰值電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn) 換，即可實現(xiàn)對放射性的測量。為了使模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的能準(zhǔn)確地對峰值進(jìn)行量 化，在轉(zhuǎn)換過程中要求輸入的電壓信號必須是穩(wěn)定的，因此在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路前 通常設(shè)計有峰值采樣保持裝置，在轉(zhuǎn)換過程中維持峰值電壓保持不變。開展對 峰值采樣保持裝置在核能譜測量系統(tǒng)中應(yīng)用的研發(fā)，實現(xiàn)對輻射快速準(zhǔn)確地分 析，可滿足核能譜測量的現(xiàn)實需要。
目前核能譜測量系統(tǒng)常規(guī)的峰值采樣保持裝置，由二極管峰值檢測及電容 采樣、保持及放電回路組成，該裝置存在著靈敏度低、誤差大、采樣速度慢、 可控性差等問題，如何提高峰值采樣保持裝置的靈敏度、精度及采樣速度一直 是此類系統(tǒng)的熱點與研究難點。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)峰值采樣保持裝置所帶來靈敏度低、誤差大、采樣速度慢、 可控性差等問題，提高核能譜測量系統(tǒng)的性能，本發(fā)明提供了一種新型的峰值 采樣保持裝置，可有效地應(yīng)用于核能譜測量系統(tǒng)的信號峰值采樣保持。為實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)所采用的技術(shù)方案是峰值采樣保持裝置由前置緩沖 電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路組成。前置緩沖電路、采樣保持電路、輸 出緩沖電路順序連接，前置緩沖電路接收上位的峰值信號，如核能譜測量系統(tǒng) 的輸出信號，輸出緩沖電路將經(jīng)過峰值采樣保持裝置進(jìn)一步調(diào)理的信號輸出給 下位的接收電路，如模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。采樣保持電路具有兩個模擬開關(guān)U3A、 U3B， 一個二極管D3、 一個電容Cl。前置緩沖電路具有集成運(yùn)算放大器Ul、 二極管Dl、 二極管D2、 二極管D4、 電阻R1。所述的集成運(yùn)算放大器U1的一個腳連接輸入信號，另一個腳分別與 二極管D1的陽極、二極管D4的陰極、電阻R1連接，第三個腳分別與模擬開 關(guān)U3A的一個腳、二極管D2的陽極、D4的陰極、模擬開關(guān)U3B的一個腳相連。輸出緩沖電路具有集成運(yùn)算放大器U2、 二極管D3、電容C1。所述的集成 運(yùn)算放大器U2的一個腳分別與U3A的一個腳、二極管D3的陰極、電容C1連 接；U2的另一個腳分別與U2的第三個腳、Rl的一端連接并作為輸出端。采樣保持電路中U3B的另一個腳連接采樣控制信號；U3A的另一個腳連接 復(fù)位控制信號。在核能譜測量系統(tǒng)中的應(yīng)用上，采樣保持電路中的模擬開關(guān)U3A、模擬開 關(guān)U3B單獨斷開或同時斷開時，能進(jìn)一步提高核能譜測量系統(tǒng)中峰值采樣保持 裝置的可控性。當(dāng)模擬開關(guān)U3A處于閉合狀態(tài)，模擬開關(guān)U3B處于斷開狀態(tài)時， 峰值采樣保持裝置處于采樣狀態(tài)，此時前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩 沖電路構(gòu)成了閉環(huán)負(fù)反饋放大電路，輸出的電壓精確跟隨輸入電壓至最大值， 克服了由于檢波二極管的壓降導(dǎo)致的靈敏度低、誤差大的問題。當(dāng)兩個模擬開關(guān)都處于斷開狀態(tài)，峰值采樣保持裝置處于保持狀態(tài)，輸出緩沖電路輸出的電 壓保持不變，不受輸入電壓變化的影響，前置緩沖電路仍入于放大狀態(tài)，避免產(chǎn)生沖擊信號及引起的誤差。當(dāng)模擬開關(guān)U3B處于閉合狀態(tài)時，而模擬開關(guān)U3A 處于斷開狀態(tài)時，前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路構(gòu)成了閉環(huán)負(fù) 反饋放大電路，輸出的電壓快速跟隨輸入電壓變化，此時，給電容復(fù)位，縮短 了電容復(fù)位時間，同時也提高了采樣速度。通過兩個模擬開關(guān)的閉合與斷開的 控制，進(jìn)一步提高了峰值采樣保持裝置的可控性。工作過程是在輸入信號的上升沿，經(jīng)前置緩沖電路后，為電容充電，直 到輸入信號達(dá)到峰值電壓，再經(jīng)輸出緩沖電路輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，此時，啟 動模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行峰值量化同時關(guān)閉采樣電路，即峰值采樣保持裝置退出采 樣狀態(tài)進(jìn)入保持狀態(tài)；在輸入信號的下降沿，由于二極管反偏，電容上保持的 電壓仍為輸入信號的峰值。當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換完成后，峰值采樣保持裝置進(jìn) 入復(fù)位狀態(tài)，直到下一個輸入信號的上升沿。本發(fā)明的有益效果是解決了傳統(tǒng)峰值采樣保持裝置的靈敏度低、誤差大、 采樣速度慢、可控性差的問題。提高了核能譜測量系統(tǒng)中采樣保持裝置的性能， 同時也提高了核能譜測量系統(tǒng)的性能。


圖1是顯示本發(fā)明的峰值采樣保持裝置分別與探測器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的連 接示意圖。圖2是本發(fā)明的峰值采樣保持裝置電路設(shè)計圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1所示的是峰值采樣保持裝置與核能譜測量系統(tǒng)中的探測器以及接收經(jīng)過本裝置輸出的穩(wěn)定的電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間的常規(guī)連接結(jié)構(gòu)。圖2所示，集成運(yùn)算放大器Ul的3腳連接輸入信號，即圖1所述的核能譜 測量系統(tǒng)中的探測器輸出的準(zhǔn)高斯脈沖信號；集成運(yùn)算放大器U1的2腳分別與 二極管D1的陽極、二極管D4的陰極、電阻R1連接；集成運(yùn)算放大器U1的6 腳分別與模擬開關(guān)U3A的1腳、二極管D2的陽極、二極管D4的陰極、模擬開 關(guān)U3B的11腳相連。集成運(yùn)算放大器U2的3腳分別與模擬開關(guān)U3A的2腳、 二極管D3的陰極、電容Cl連接；集成運(yùn)算放大器U2的2腳分別與集成運(yùn)算 放大器U2的6腳、電阻Rl的一端連接作為可供模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收的輸出信號。 模擬開關(guān)U3B的10腳與D3的陽極連接；模擬開關(guān)U3B的12腳連接采樣控制 信號。U3A的13腳連接復(fù)位控制信號。詳細(xì)分析圖2的電路，不難推斷出，當(dāng)模擬開關(guān)U3A、模擬開關(guān)U3B單獨 斷開或同時斷開時，能進(jìn)一步提高了峰值采樣保持裝置的可控性。
權(quán)利要求
1、信號峰值采樣保持裝置及其在核能譜測量系統(tǒng)中的應(yīng)用，由前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路組成，前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路順序連接，其特征是1)前置緩沖電路由具有集成運(yùn)算放大器U1、二極管D1、二極管D2、二極管D4、電阻R1構(gòu)成，能夠接收上位的峰值信號；2)采樣保持電路由模擬開關(guān)U3A，模擬開關(guān)U3B，一個二極管，一個電容組成；3)輸出緩沖電路具有集成運(yùn)算放大器U2、二極管D3、電容C1，經(jīng)輸出緩沖電路調(diào)理的信號輸出給下位的接收電路。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一種適用于核能譜測量系統(tǒng)的峰值采樣保持裝置， 其特征是所述的前置緩沖電路中集成運(yùn)算放大器Ul的3腳連接上位的輸入信 號；Ul的2腳分別與二極管D1的陽極、二極管D4的陰極、電阻R1連接；Ul 的6腳分別與模擬開關(guān)U3A的1腳、二極管D2的陽極、D4的陰極、模擬開關(guān) U3B的ll腳相連。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種適用于核能譜測量系統(tǒng)的峰值采樣保持裝置， 其特征是所述的輸出緩沖電路中的集成運(yùn)算放大器U2的3腳分別與U3A的2 腳、二極管D3的陰極、電容Cl連接；U2的2腳分別與U2的6腳、Rl的一 端連接作為輸出；U3B的10腳與D3的陽極連接。
4、 按照權(quán)利要求1所述的一種適用于核能譜測量系統(tǒng)的峰值采樣保持裝置， 其特征是所述的采樣保持電路中U3B的12腳連接采樣控制信號，U3A的13腳 連接復(fù)位控制信號。
5、 信號峰值采樣保持裝置及其在核能譜測量系統(tǒng)中的應(yīng)用，其特征是在核 能譜測量系統(tǒng)中的應(yīng)用上，采樣保持電路中模擬開關(guān)U3A、模擬開關(guān)U3B單獨 斷開或同時斷開時，能進(jìn)一步提高核能譜測量系統(tǒng)中峰值采樣保持裝置的可控性。
6、 按照權(quán)利要求5所述的信號峰值采樣保持裝置及其在核能譜測量系統(tǒng)中的應(yīng)用，其特征是所述的采樣保持電路中模擬開關(guān)U3A處于閉合狀態(tài)，模擬開 關(guān)U3B處于斷開狀態(tài)時，峰值采樣保持裝置處于采樣狀態(tài)，此時前置緩沖電路、 采樣保持電路、輸出緩沖電路構(gòu)成了閉環(huán)負(fù)反饋放大電路。
7、 按照權(quán)利要求5所述的信號峰值采樣保持裝置及其在核能譜測量系統(tǒng)中 的應(yīng)用，其特征是所述的采樣保持電路中模擬開關(guān)U3B處于閉合狀態(tài)時，而模 擬開關(guān)U3A處于斷開狀態(tài)時，前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路構(gòu) 成了閉環(huán)負(fù)反饋放大電路。
8、 按照權(quán)利要求5所述的信號峰值采樣保持裝置及其在核能譜測量系統(tǒng)中 的應(yīng)用，其特征是所述的采樣保持電路中兩個模擬開關(guān)都處于斷開狀態(tài)，峰值 采樣保持裝置處于保持狀態(tài)，輸出緩沖電路輸出的電壓保持不變，不受輸入電 壓變化的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于核能譜測量系統(tǒng)的峰值采樣保持裝置。峰值采樣保持裝置由前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路組成。前置緩沖電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路順序連接，前置緩沖電路接收上位的峰值信號，前置緩沖電路將經(jīng)過峰值采樣保持裝置進(jìn)一步調(diào)理的信號輸出給下位的接收電路。采樣保持電路具有兩個模擬開關(guān)U3A、U3B，一個二極管D3、一個電容C1。當(dāng)模擬開關(guān)U3A、模擬開關(guān)U3B單獨斷開或同時斷開時，能進(jìn)一步提高了峰值采樣保持裝置的可控性。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)峰值采樣保持裝置的靈敏度低、誤差大、采樣速度慢、可控性差的問題，有效地提高了核能譜測量系統(tǒng)中采樣保持裝置的性能，同時也提高了核能譜測量系統(tǒng)的性能。
文檔編號G01T1/00GK101231344SQ20081007064
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者宇 盧, 吳允平, 吳進(jìn)營, 李汪彪, 蘇偉達(dá), 蔡聲鎮(zhèn) 申請人:福建師范大學(xué)