專利名稱：智能穩(wěn)峰板及具有該智能穩(wěn)峰板的同位素儀表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及同位素儀表技術領域，尤其涉及同位素儀表中的智能穩(wěn)峰板以及 具有該智能穩(wěn)峰板的同位素儀表。
背景技術：
同位素儀表使用閃爍晶體探測器探測射線。溫度變化可影響閃爍晶體的發(fā)光衰減 常數(shù)、光輸出以及光電倍增管的增益，是發(fā)生峰漂移最主要的原因。峰漂移導致的直接后果 就是同位素儀表測量精度大幅度降低。同樣，對于光電倍增管，由于其工作特性，在實際工作中，當溫度發(fā)生變化時其輸 出信號的能譜會發(fā)生漂移。實際應用中對上述峰漂移問題的解決通常有兩種方法第一種方法是對計數(shù)進行 溫度補償，其優(yōu)點是無硬件成本的增加，實現(xiàn)也相對較為容易；缺點是需在初期進行大量的 實驗驗證，且對所用器件的穩(wěn)定性較為依賴，當器件特性變化時必須重新進行實驗標定。第 二種方法就是“穩(wěn)峰”，即通過脈沖計數(shù)判斷溫漂方向從而調(diào)節(jié)高壓或前放放大倍數(shù)達到抵 消溫漂的目的，現(xiàn)有技術的這種方法實現(xiàn)過程相對復雜，且容易出現(xiàn)跑峰。對于上述第二種方法，即“穩(wěn)峰”方法，目前一般采用的是如授權(quán)公告號為 C^^8798Y，名稱為“同位素儀表中的兩閾值雙道穩(wěn)峰電路”的中國實用新型專利所公開的 兩道雙閾值的辦法穩(wěn)峰，其原理如圖1所示，而該兩閾值雙道穩(wěn)峰電路存在如下問題1、在兩側(cè)(即圖1中的S 1與S2)變化較緩慢的情況下會造成跑峰現(xiàn)象。2、穩(wěn)態(tài)不唯一，也會造成假穩(wěn)峰現(xiàn)象。3、該電路的穩(wěn)峰調(diào)節(jié)沒有安全范圍，跑峰后容易造成儀器損壞。4、反饋環(huán)調(diào)節(jié)過程緩慢，易出現(xiàn)振蕩，在環(huán)境溫度持續(xù)改變或發(fā)生突變時難以獲 得理想的穩(wěn)峰效果。5、該電路所實現(xiàn)的穩(wěn)峰算法固定，改進時需要重新設計電路，成本高，不利于現(xiàn)場 儀器的升級。由于穩(wěn)峰裝置或穩(wěn)峰器件是同位素儀表中的重要部件，因此該部件的穩(wěn)峰性能的 好壞也直接影響到同位素儀表的性能，例如其測量精度等。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種智能穩(wěn)峰板，以解決現(xiàn)有技術中的穩(wěn)峰部件的 穩(wěn)峰效果差、易造成跑峰與假穩(wěn)峰現(xiàn)象的技術問題。本實用新型的另一目的在于，提供一種具有本實用新型智能穩(wěn)峰板的同位素儀表。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下一種智能穩(wěn)峰板，用于與同位素儀表的探測器主板相連接以進行穩(wěn)峰，其特征在 于，該智能穩(wěn)峰板包括基板和所述基板上設置的器件，所述器件包括一可編程器件，接收
4所述探測器主板輸出的上道與下道兩路脈沖信號并分別進行計數(shù)，判斷兩所述計數(shù)比值是 否在正常范圍，而據(jù)以生成控制所述探測器主板上的高壓模塊電壓增減的數(shù)字信號；一數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，連接于所述可編程器件，將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并向所述探測器的主 板輸出。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，優(yōu)選的，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接有一運算放大
ο本實用新型的智能穩(wěn)峰板，優(yōu)選的，所述運算放大器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間還連 接有第一比較器，所述第一比較器接收設定的基準電壓信號與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器傳來的所述 模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不低于所述基準電壓的電壓控制信號。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，優(yōu)選的，所述可編程器件為現(xiàn)場可編程門陣列。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，優(yōu)選的，所述第一比較器與所述運算放大器之間還連 接有第二比較器，所述第二比較器接收設定的閾值電壓信號與所述第一比較器傳來的所述 模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不高于所述基準電壓的電壓控制信號。一種同位素儀表，具有一智能穩(wěn)峰板，所述智能穩(wěn)峰板與所述同位素儀表的探測 器主板相連接以進行穩(wěn)峰，在所述同位素儀表的探測器的光電峰中穩(wěn)定條件下的左峰谷和 峰位處設置有兩個甄別器，分成下道和上道，所述下道的第一脈沖信號對應所述光電峰的 全部面積，所述上道的第二脈沖信號對應所述光電峰的下半部面積；該智能穩(wěn)峰板包括基 板和所述基板上設置的器件，所述器件包括一可編程器件，接收所述第一脈沖信號與第二 脈沖信號并分別進行計數(shù)，判斷兩所述計數(shù)比值是否在正常范圍，而據(jù)以生成控制所述探 測器主板上的高壓模塊電壓增減的數(shù)字信號；一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接于所述可編程器件，將所 述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并向所述探測器的主板輸出。本實用新型的同位素儀表，優(yōu)選的，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接有一運算放大
ο本實用新型的同位素儀表，優(yōu)選的，所述運算放大器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間還連 接有第一比較器，所述第一比較器接收設定的基準電壓信號與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器傳來的所述 模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不低于所述基準電壓的電壓控制信號。本實用新型的同位素儀表，優(yōu)選的，所述可編程器件為現(xiàn)場可編程門陣列。本實用新型的同位素儀表，優(yōu)選的，所述第一比較器與所述運算放大器之間還連 接有第二比較器，所述第二比較器接收設定的閾值電壓信號與所述第一比較器傳來的所述 模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不高于所述基準電壓的電壓控制信號。本實用新型的有益效果在于，本實用新型的智能穩(wěn)峰板及具有該智能穩(wěn)峰板的同 位素儀表，穩(wěn)峰效果好，避免了跑峰現(xiàn)象與假穩(wěn)峰現(xiàn)象的發(fā)生。本實用新型的智能穩(wěn)峰板， 在控制電壓低于基準電壓時，以所述基準電壓進行輸出，使得穩(wěn)峰調(diào)節(jié)有安全范圍，避免了 電壓過低時對相關元件所造成的損害。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，將穩(wěn)峰算法寫入至可編 程器件，因此易于完成穩(wěn)峰算法的升級，在對穩(wěn)峰算法進行改進時不需要重新設計電路結(jié) 構(gòu)，因此降低了現(xiàn)有穩(wěn)峰部件的成本，也有利于現(xiàn)場儀器的升級。同樣，本實用新型的同位素儀表，由于其穩(wěn)峰裝置或穩(wěn)峰器件性能的提升，也是同 位素儀表的性能得到了提升，很好的保證了同位素儀表的測量精度。
圖1為現(xiàn)有技術的兩閾值雙道穩(wěn)峰電路的工作原理示意圖。圖2為本實用新型智能穩(wěn)峰板的工作原理示意圖。圖3為本實用新型一實施例的智能穩(wěn)峰板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型另一實施例的智能穩(wěn)峰板與探測器主板之間的連接關系示意 圖。圖5為本實用新型智能穩(wěn)峰板中可編程器件的工作流程圖。
具體實施方式
體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的 是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且 其中的說明及所附附圖在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本實用新型。本實用新型實施例的同位素儀表，可具有本實用新型各不同實施例的智能穩(wěn)峰 板。以下具體介紹本實用新型智能穩(wěn)峰板的工作原理及結(jié)構(gòu)。先介紹本實用新型的智能穩(wěn)峰板的工作原理，如圖2所示，圖2中的縱坐標表示計 數(shù)率(單位計數(shù)/秒)，橫坐標表示道址(幅度)。首先在同位素儀表的探測器的欲穩(wěn)定的 能譜中，即光電峰中，設立兩個甄別器，分別設在圖2中垂直虛線所示的光電峰穩(wěn)定條件下 的左峰谷和圖2中垂直實線所示的光電峰正常狀態(tài)的峰位處，峰谷處為下道，下道處的計 數(shù)率處于下閾值，峰位處為上道，上道處的計數(shù)率處于上閾值，下道的脈沖計數(shù)值(以下簡 稱下道計數(shù))對應所述光電峰的全部面積(包含峰右側(cè)全部)，上道的脈沖計數(shù)值(以下簡 稱上道計數(shù))對應全部峰的下半部面積(即峰右側(cè)全部)。在穩(wěn)定條件下，即沒有發(fā)生峰飄的狀態(tài)下，下道計數(shù)和上道計數(shù)間存在一個固定 的比例，即大致上相當于圖1中的(Sl+S2)/S2，該比例大約為2，但圖1中的下閾并不位于 峰谷處。而當同位素儀表因溫度等因素而發(fā)生峰漂移時，假設所述同位素儀表的增益變 低，峰位向低漂移，即向圖2中的左側(cè)漂移，此時上道計數(shù)與下道計數(shù)都減少，但下道計數(shù) 減少的值要比上道計數(shù)減少的值小，因而下道計數(shù)和上道計數(shù)間的比值會變大。而當同位素儀表峰位向高漂移時，即向圖2中的右側(cè)，上道計數(shù)和下道計數(shù)都增 加，但下道計數(shù)增加的值要比上道計數(shù)增加的值小，因而下道計數(shù)和上道計數(shù)間的比值會 變小。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，即依靠上述的比值變化趨勢來判斷是否發(fā)生了峰位漂 移以及漂移的方向，并據(jù)以決定是增大還是減小高壓模塊的控制電壓。下面再介紹本實用新型實施例的智能穩(wěn)峰板的結(jié)構(gòu)并結(jié)合所述結(jié)果介紹相應的 技術效果。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，與同位素儀表的探測器主板相連接以進行穩(wěn)峰，包括 基板和所述基板上設置的器件，如圖3和圖4所示，所述器件包括可編程器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)、比較器和運算放大器。其中的基板，可為印刷電路板(PCB)。其中，可編程器件，用于接收所述探測器主板輸出的上道與下道兩路脈沖信號并分別進行計數(shù)，如圖5所示，對兩路脈沖信號的計數(shù)，下道計數(shù)表示為P1，上道計數(shù)表示為 P2，判斷下道計數(shù)與上道計數(shù)的計數(shù)比值(以R表示，即R = P1/P2)是否在正常范圍，而據(jù) 以生成控制所述探測器主板上的高壓模塊電壓增減的數(shù)字信號；而數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接于可 編程器件的輸出端，將可編程器件的控制信號由數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，在通過比較器 及運算放大器之后向所述探測器主板輸出，以控制探測器主板的高壓模塊的電壓的增減。對于計數(shù)比值R來講，正常情況下其應當是約等于2，可以根據(jù)實際需要而設定一 個正常范圍的區(qū)間，例如1. 96-2. 04，這時，1. 96就是這個正常范圍的下界，而2. 04就是這 個范圍的下屆。在得到上述的計數(shù)比值R之后，可編程器件內(nèi)的程序即可判斷計數(shù)比值R 與該正常范圍之間的關系。如圖5所示，首先判斷計數(shù)比值R是否小于正常范圍的下界，如是，則生成增大輸 出電壓的控制信號并向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出；否則再繼續(xù)判斷計數(shù)比值R是否大于正常范圍的 上界，如不大于，說明計數(shù)比值R是在正常范圍內(nèi)，則無需對輸出電壓進行調(diào)節(jié)；如果計數(shù) 比值大于正常范圍的上界，則生成減小輸出電壓的控制信號并向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出。當然，程 序中也可先與正常范圍的上界進行比較，再與正常范圍的下界進行比較。其中，所述可編程器件，優(yōu)選的為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。本實用新型實施例的智能穩(wěn)峰板，由于上下兩個閾值間的間距(即峰谷與峰位所 對應的在橫軸上的間距)為一定值，當上下閾值同時在能譜上移動時，除光電峰右側(cè)計數(shù) 很低的地方之外，原穩(wěn)態(tài)為唯一穩(wěn)態(tài)。在圖2中可看到，不管能譜如何漂移，除正常位置和 兩條線都位于超低計數(shù)區(qū)域這兩種情況外，其他任何地方都無法滿足P1/P2 ^ 2的條件。而 且除非高壓工作不正常，如掉電等，否則不可能出現(xiàn)兩條線都位于超低計數(shù)區(qū)域的情況。而對于計數(shù)很低的情況本實用新型的智能穩(wěn)峰板也進行了相應的限定，如圖5所 示，在計算計數(shù)比值R之前，先判斷Pl和P2是否都大于本體計數(shù)，以避免在計數(shù)很低的情 況下仍對探測器主板上的高壓模塊的控制電壓進行調(diào)節(jié)，故理論上使用本實用新型的智能 穩(wěn)峰板后即不存在跑峰的可能性。盡管如此，為了更好的對硬件進行保護，本實用新型的智能穩(wěn)峰板從軟件和硬件 上都有相應的保護措施首先，通過一比較器判斷數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(模擬信號) 超過預設范圍的一閾值電壓時，不再對高壓模塊的電壓進行調(diào)節(jié)，以防止輸出高壓過高對 同位素儀表的其他元件造成損壞；另外，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓會通過另一比較器與基準 電壓(或稱參考電壓)進行比較后才能輸出，當數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓大于基準電壓時則輸 出數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓，反之則輸出基準電壓，該措施可防止數(shù)模轉(zhuǎn)換器因為意外情況突 然輸出電壓掉到很低對高壓以及光電倍增管的工作狀態(tài)造成很大影響。上述兩個比較器設 置的先后順序并不做限定，既可以先與閾值電壓進行比較，也可以先與基準電壓進行比較， 總的目的就是在于控制輸出電壓不要過大也不要過小，而是在閾值電壓與基準電壓之間。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，通過預設的計數(shù)比值的正常范圍來判斷是否需要對所 述高壓模塊的電壓進行調(diào)節(jié)，因而可通過調(diào)節(jié)所述正常范圍來調(diào)整靈敏度，例如可將上述 正常范圍由1. 96-2. 04調(diào)節(jié)為1. 9-2. 1 (降低靈敏度)，也可調(diào)節(jié)為1. 99-2. 01 (提高靈敏 度)，這些措施可避免反饋環(huán)調(diào)節(jié)過程過于靈敏或者過于緩慢，即使在環(huán)境溫度持續(xù)改變或 發(fā)生突變時也可獲得較為理想的穩(wěn)譜效果。同行，在FPGA的程序中，可將P1/P2的值精確 到0. 4%，以滿足實際需求，且該精度還可以根據(jù)需求進一步提高。[0050]此外，由于本實用新型實施例的智能穩(wěn)峰板的核心算法都在FPGA中實現(xiàn)，當所述 核心算法所體現(xiàn)的技術方案需要改進時，并不需要對智能穩(wěn)峰板的硬件進行任何調(diào)整，只 需升級FPGA的程序即可，不僅減少了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)時間，而且可以很方便的進行 現(xiàn)場升級。本實用新型實施例的智能穩(wěn)峰板，實際當中由于現(xiàn)場環(huán)境較為復雜，故有時計數(shù) 會有一定的隨機性。針對于此做了很多判別。比如，在計數(shù)率很低時(如低于本體計數(shù)時)， 能譜與參考能譜有著較大的差別，故此時不做調(diào)節(jié)；另外，當能譜漂移時會可通過多次判斷 (例如6次，不限于6次，且判斷次數(shù)可在程序中調(diào)節(jié))，只有當每一次都一致時，才會認定 能譜發(fā)生漂移并做出調(diào)節(jié)。這些措施極大減少了誤判，提升了智能穩(wěn)峰板的應用性。本領域技術人員應當意識到在不脫離本實用新型所附的權(quán)利要求所揭示的本實 用新型的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能穩(wěn)峰板，用于與同位素儀表的探測器主板相連接以進行穩(wěn)峰，其特征在于， 該智能穩(wěn)峰板包括基板和所述基板上設置的器件，所述器件包括一可編程器件，接收所述探測器主板輸出的上道與下道兩路脈沖信號并分別進行計 數(shù)，判斷兩所述計數(shù)比值是否在正常范圍，而據(jù)以生成控制所述探測器主板上的高壓模塊 電壓增減的數(shù)字信號；一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接于所述可編程器件，將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并向所述探 測器的主板輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的智能穩(wěn)峰板，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接有一 運算放大器。
3 如權(quán)利要求1或2所述的智能穩(wěn)峰板，其特征在于，所述運算放大器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換 器之間還連接有第一比較器，所述第一比較器接收設定的基準電壓信號與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器 傳來的所述模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不低于所述基準電壓的電壓控 制信號。
4.如權(quán)利要求1所述的智能穩(wěn)峰板，其特征在于，所述可編程器件為現(xiàn)場可編程門陣列。
5.如權(quán)利要求3所述的智能穩(wěn)峰板，其特征在于，所述第一比較器與所述運算放大器 之間還連接有第二比較器，所述第二比較器接收設定的閾值電壓信號與所述第一比較器傳 來的所述模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不高于所述基準電壓的電壓控制信號。
6.一種同位素儀表，其特征在于，所述同位素儀表具有一智能穩(wěn)峰板，所述智能穩(wěn)峰 板與所述同位素儀表的探測器主板相連接以進行穩(wěn)峰，在所述同位素儀表的探測器的光電 峰穩(wěn)定條件下的左峰谷和峰位處設置有兩個甄別器，分成下道和上道，所述下道的第一脈 沖信號對應所述光電峰的全部面積，所述上道的第二脈沖信號對應所述光電峰的下半部面 積；該智能穩(wěn)峰板包括基板和所述基板上設置的器件，所述器件包括一可編程器件，接收所述第一脈沖信號與第二脈沖信號并分別進行計數(shù)，判斷兩所述 計數(shù)比值是否在正常范圍，而據(jù)以生成控制所述探測器主板上的高壓模塊電壓增減的數(shù)字 信號；一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接于所述可編程器件，將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并向所述探 測器的主板輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的同位素儀表，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接有一 運算放大器。
8.如權(quán)利要求6或7所述的同位素儀表，其特征在于，所述運算放大器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換 器之間還連接有第一比較器，所述第一比較器接收設定的基準電壓信號與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器 傳來的所述模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不低于所述基準電壓的電壓控 制信號。
9.如權(quán)利要求8所述的同位素儀表，其特征在于，所述可編程器件為現(xiàn)場可編程門陣列。
10.如權(quán)利要求8所述的同位素儀表，其特征在于，所述第一比較器與所述運算放大器 之間還連接有第二比較器，所述第二比較器接收設定的閾值電壓信號與所述第一比較器傳來的所述模擬信號并進行比較，以向所述運算放大器輸出不高于所述基準電壓的電壓控制信號。
專利摘要本實用新型公開了一種智能穩(wěn)峰板及具有該智能穩(wěn)峰板的同位素儀表，所述智能穩(wěn)峰板，用于與同位素儀表的探測器主板相連接以進行穩(wěn)峰，該智能穩(wěn)峰板包括基板和所述基板上設置的器件，所述器件包括一可編程器件，接收所述探測器主板輸出的上道與下道兩路脈沖信號并分別進行計數(shù)，判斷兩所述計數(shù)比值是否在正常范圍，而據(jù)以生成控制所述探測器主板上的高壓模塊電壓增減的數(shù)字信號；一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接于所述可編程器件，將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并向所述探測器的主板輸出。本實用新型的智能穩(wěn)峰板，穩(wěn)峰效果好，能夠避免跑峰與假穩(wěn)峰現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號G01T1/20GK201886154SQ20102063535
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉韜, 王東鋒, 王琳 申請人:北京樹誠測控技術有限公司, 北京樹誠科技發(fā)展有限公司