本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化的多通道脈沖幅度分析儀及重金屬檢測(cè)儀。

背景技術(shù)：

多通道脈沖幅度分析器是能譜測(cè)量的一種基本方法，最初的概念化多通道是以機(jī)電驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)的脈沖幅度分類，而由此方法形成的多通道甄別閾值式分析器由多個(gè)閾值間隔相等的幅度甄別器并聯(lián)組成，系統(tǒng)體積龐大，性能很差，能夠?qū)崿F(xiàn)的采樣帶寬，計(jì)數(shù)頻率和幅值采集精度都比較差。

隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的出現(xiàn)，大大推進(jìn)了多通道脈沖幅度分析器（MCA）的技術(shù)發(fā)展，而且集成電路、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)等的應(yīng)用和普及，使得多通道脈沖幅度分析儀（MCA）小型化、智能化和集成化，分析器的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)基本保持著對(duì)模擬脈沖信號(hào)峰值進(jìn)行采樣保存并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換采集這種架構(gòu)，這種架構(gòu)以模擬采集和分離為主，能夠?qū)崿F(xiàn)較為精確的脈沖幅度采集，但采樣帶寬和計(jì)數(shù)頻率依然會(huì)受到一定的限制。到20世紀(jì)90年代以來，隨著高速高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（ADC）和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著高性能的FPGA芯片的推廣，多通道脈沖幅度分析器的數(shù)字化采集成為可能。探測(cè)器輸出信號(hào)經(jīng)過前置放大器組成的信號(hào)調(diào)理電路后，用高速高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片（ADC）進(jìn)行數(shù)字化，并利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)完成脈沖信號(hào)的濾波成形，基線估計(jì)，反堆積，幅度提取和校正等處理，配合數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的編程實(shí)現(xiàn)，具有更好的性能、通用性和靈活性，已經(jīng)成為多通道脈沖幅度分析器的主要實(shí)現(xiàn)方式。

目前國內(nèi)外研制生產(chǎn)的多道脈沖幅度分析器大致分為兩類：一類是以O(shè)RTEC、CANBBER及北京核儀器廠為代表生產(chǎn)的多道脈沖幅度分析器。其設(shè)計(jì)原理采用逐次比較法，其特點(diǎn)是采用數(shù)字集成電路芯片來模擬實(shí)現(xiàn)A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換），采用數(shù)字均道器來調(diào)節(jié)道寬，其優(yōu)點(diǎn)是能滿足較高的計(jì)數(shù)頻率，缺點(diǎn)是積分非線性、微分非線性不太理想。一類是以上海核儀器廠為代表生產(chǎn)的多道脈沖幅度分析器，其設(shè)計(jì)原理采用線性放電法，其特點(diǎn)是采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路芯片（MCU）來實(shí)現(xiàn)控制核心，其優(yōu)點(diǎn)是積分非線性、微分非線性好，缺點(diǎn)是只能滿足較低的計(jì)數(shù)頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種數(shù)字化的多通道脈沖幅度分析儀，旨在解決上述的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種數(shù)字化的多通道脈沖幅度分析儀，該多通道脈沖幅度分析儀包括分析儀及電源適配器,所述電源適配器電性連接所述分析儀,所述分析儀包括電源管理模塊、高壓模塊、高速ADC采樣模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊及DSP數(shù)據(jù)處理模塊，所述高速ADC采樣模塊的輸出端連接所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接所述DSP數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接所述高壓模塊的控制端，所述電源管理模塊分別電性連接所述高壓模塊、高速ADC采集模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊及DSP數(shù)據(jù)處理模塊。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述高速ADC采集模塊包括信號(hào)輸入接口端子、差分ADC驅(qū)動(dòng)器及高速ADC采集器，所述信號(hào)輸入接口端子的輸出端連接所述差分ADC驅(qū)動(dòng)器的輸入端，所述差分ADC驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接所述高速ADC采集器的輸入端。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊包括高速ADC采樣控制單元、數(shù)字脈沖濾波單元、數(shù)字脈沖甄別單元、脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及DAC高壓控制單元，所述高速ADC采集器的輸出端連接所述高速ADC采樣控制單元的輸入端，所述高速ADC采樣控制單元的輸出端連接所述數(shù)字脈沖濾波單元的輸入端，所述數(shù)字脈沖濾波單元的輸出端連接所述數(shù)字脈沖甄別單元的輸入端，所述數(shù)字脈沖甄別單元的輸出端連接所述脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的輸入端，所述DAC高壓控制單元的輸出端連接所述高壓模塊的控制端。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述DSP數(shù)據(jù)處理模塊包括基線恢復(fù)單元、堆積判棄單元、峰值檢測(cè)單元、多通道幅度計(jì)數(shù)單元、譜圖生成單元及通信單元，所述基線恢復(fù)單元的輸入端連接所述脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的輸出端，所述基線恢復(fù)單元的輸出端連接所述堆積判棄單元的輸入端，所述堆積判棄單元的輸出端連接所述峰值檢測(cè)單元的輸入端，所述峰值檢測(cè)單元的輸出端連接所述多通道幅度計(jì)數(shù)單元的輸入端，所述多通道幅度計(jì)數(shù)單元的輸出端連接所述譜圖生成單元的輸入端，所述譜圖生成單元的輸出端連接所述通信單元的輸入端。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述高壓模塊包括DAC控制單元、PWM調(diào)制器、高壓反饋單元、單端反激開關(guān)電路、整流濾波單元、高壓采樣單元及直流高壓可調(diào)單元，所述單端反激開關(guān)電路包括變壓器及開關(guān)單元，所述變壓器的輸入端連接所述電源管理模塊的輸出端，所述變壓器的輸入端連接所述開關(guān)單元的輸出端，所述開關(guān)單元的輸入端連接所述PWM調(diào)制器的輸出端，所述PWM調(diào)制器的輸入端分別連接所述DAC控制單元的輸出端及高壓反饋單元的輸出端，所述DAC控制單元的輸入端連接所述DAC高壓控制單元的輸出端，所述變壓器的輸出端連接所述整流濾波單元的輸入端，所述整流濾波單元的輸出端連接所述直流高壓可調(diào)單元的輸入端，所述直流高壓可調(diào)單元的輸出端連接所述高壓采樣單元的輸入端，所述高壓采樣單元的輸出端連接所述高壓反饋單元的輸入端。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述開關(guān)單元采用MOS管。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述通信單元包括網(wǎng)絡(luò)通信接口及串口通信接口，所述網(wǎng)絡(luò)通信接口的輸入端連接所述譜圖生成單元的輸出端，所述串口通信接口的輸入端連接所述譜圖生成單元的輸出端。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種重金屬檢測(cè)儀，該重金屬檢測(cè)儀包多通道脈沖幅度分析儀、前置放大板、SDD傳感器、待測(cè)物放置裝置及X射線管，所述X射線管發(fā)出X射線照射待測(cè)物放置裝置上放置的重金屬，所述SDD傳感器感應(yīng)經(jīng)X射線照射重金屬后的X熒光，所述SDD傳感器輸出端連接所述前置放大板的輸入端，所述前置放大板的輸出端連接所述多通道脈沖幅度分析儀的高速ADC采樣模塊的輸入端，所述多通道脈沖幅度分析儀的高壓模塊電性連接所述SDD傳感器。

本實(shí)用新型的有益效果是：整個(gè)分析儀穩(wěn)定性、可靠性、線性等性能指標(biāo)顯著提高，整體的硬件系統(tǒng)體積更小，功耗更低，性價(jià)比更高；系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，適用面廣，便于使用、維護(hù)和技術(shù)升級(jí)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。減少系統(tǒng)處理時(shí)間，提高幅度采集精度，在相同精度下，增大脈沖頻率的范圍；提高數(shù)字濾波成形技術(shù)，提高高頻率脈沖時(shí)的分辨率；提高系統(tǒng)應(yīng)用的適應(yīng)性和靈活性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的數(shù)字化的多通道脈沖幅度分析儀及重金屬檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了本實(shí)用新型提供的數(shù)字化的多通道脈沖幅度分析儀，該多通道脈沖幅度分析儀包括分析儀及電源適配器,所述電源適配器電性連接所述分析儀,所述分析儀包括電源管理模塊、高壓模塊、高速ADC采樣模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊及DSP數(shù)據(jù)處理模塊，所述高速ADC采樣模塊的輸出端連接所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接所述DSP數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接所述高壓模塊的控制端，所述電源管理模塊分別電性連接所述高壓模塊、高速ADC采集模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊及DSP數(shù)據(jù)處理模塊。分析儀穩(wěn)定性、可靠性、線性等性能指標(biāo)顯著提高，整體的硬件系統(tǒng)體積更小，功耗更低，性價(jià)比更高；系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，適用面廣，便于使用、維護(hù)和技術(shù)升級(jí)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。

所述高速ADC采集模塊包括信號(hào)輸入接口端子、差分ADC驅(qū)動(dòng)器及高速ADC采集器，所述信號(hào)輸入接口端子的輸出端連接所述差分ADC驅(qū)動(dòng)器的輸入端，所述差分ADC驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接所述高速ADC采集器的輸入端。

所述FPGA數(shù)據(jù)處理模塊包括高速ADC采樣控制單元、數(shù)字脈沖濾波單元、數(shù)字脈沖甄別單元、脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及DAC高壓控制單元，所述高速ADC采集器的輸出端連接所述高速ADC采樣控制單元的輸入端，所述高速ADC采樣控制單元的輸出端連接所述數(shù)字脈沖濾波單元的輸入端，所述數(shù)字脈沖濾波單元的輸出端連接所述數(shù)字脈沖甄別單元的輸入端，所述數(shù)字脈沖甄別單元的輸出端連接所述脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的輸入端，所述DAC高壓控制單元的輸出端連接所述高壓模塊的控制端。

所述DSP數(shù)據(jù)處理模塊包括基線恢復(fù)單元、堆積判棄單元、峰值檢測(cè)單元、多通道幅度計(jì)數(shù)單元、譜圖生成單元及通信單元，所述基線恢復(fù)單元的輸入端連接所述脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的輸出端，所述基線恢復(fù)單元的輸出端連接所述堆積判棄單元的輸入端，所述堆積判棄單元的輸出端連接所述峰值檢測(cè)單元的輸入端，所述峰值檢測(cè)單元的輸出端連接所述多通道幅度計(jì)數(shù)單元的輸入端，所述多通道幅度計(jì)數(shù)單元的輸出端連接所述譜圖生成單元的輸入端，所述譜圖生成單元的輸出端連接所述通信單元的輸入端。

所述高壓模塊包括DAC控制單元、PWM調(diào)制器、高壓反饋單元、單端反激開關(guān)電路、整流濾波單元、高壓采樣單元及直流高壓可調(diào)單元，所述單端反激開關(guān)電路包括變壓器及開關(guān)單元，所述變壓器的輸入端連接所述電源管理模塊的輸出端，所述變壓器的輸入端連接所述開關(guān)單元的輸出端，所述開關(guān)單元的輸入端連接所述PWM調(diào)制器的輸出端，所述PWM調(diào)制器的輸入端分別連接所述DAC控制單元的輸出端及高壓反饋單元的輸出端，所述DAC控制單元的輸入端連接所述DAC高壓控制單元的輸出端，所述變壓器的輸出端連接所述整流濾波單元的輸入端，所述整流濾波單元的輸出端連接所述直流高壓可調(diào)單元的輸入端，所述直流高壓可調(diào)單元的輸出端連接所述高壓采樣單元的輸入端，所述高壓采樣單元的輸出端連接所述高壓反饋單元的輸入端。

所述開關(guān)單元采用MOS管。

所述通信單元包括網(wǎng)絡(luò)通信接口及串口通信接口，所述網(wǎng)絡(luò)通信接口的輸入端連接所述譜圖生成單元的輸出端，所述串口通信接口的輸入端連接所述譜圖生成單元的輸出端。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種重金屬檢測(cè)儀，該重金屬檢測(cè)儀包多通道脈沖幅度分析儀、前置放大板、SDD傳感器、待測(cè)物放置裝置及X射線管，所述X射線管發(fā)出X射線照射待測(cè)物放置裝置上放置的重金屬，所述SDD傳感器感應(yīng)經(jīng)X射線照射重金屬后的X熒光，所述SDD傳感器輸出端連接所述前置放大板的輸入端，所述前置放大板的輸出端連接所述多通道脈沖幅度分析儀的高速ADC采采集模塊的輸入端，所述多通道脈沖幅度分析儀的高壓模塊電性連接所述SDD傳感器。

所述ADC采樣控制單元、數(shù)字脈沖濾波單元、數(shù)字脈沖甄別單元、脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及DAC高壓控制單元均采用數(shù)字電路或門電路實(shí)現(xiàn)。

所述基線恢復(fù)單元、堆積判棄單元、峰值檢測(cè)單元、多通道幅度計(jì)數(shù)單元、譜圖生成單均采用模擬電路或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。

本申請(qǐng)的多通道的脈沖幅度分析器采用FPGA（Field－Programmable Gate Array；現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列）和DSP(Digital Signal Processing；數(shù)字信號(hào)處理器)雙核架構(gòu)的方式，為整個(gè)分析器提供性能卓越的信號(hào)采集和處理平臺(tái)，配合高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（ADC）可實(shí)現(xiàn)寬帶寬、高精度的信號(hào)數(shù)字化能力，結(jié)合數(shù)字濾波成形、脈沖波形甄別、數(shù)字基線恢復(fù)、數(shù)字極零零極補(bǔ)償、極零點(diǎn)識(shí)別、幅度校正、堆積判棄等數(shù)字處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高采樣帶寬、高計(jì)數(shù)頻率、高幅度采集精度的數(shù)字化多通道脈沖幅度分析，突破目前多通道脈沖幅度分析器停留在模擬多通道的技術(shù)水平，研制達(dá)到國際先進(jìn)水平的數(shù)字化多通道脈沖幅度分析器。

通過高速高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，利用數(shù)字處理技術(shù)中的梯形或準(zhǔn)梯形的數(shù)字濾波成形技術(shù)，濾波成形能力強(qiáng)，能針對(duì)實(shí)際噪聲特點(diǎn)合成最佳或準(zhǔn)最佳的濾波器計(jì)權(quán)函數(shù)，可以響應(yīng)較寬的脈沖頻率，并保持很好的幅度分辨率。

FPGA和DSP的高性能處理器雙核架構(gòu)，系統(tǒng)處理速度快，反堆積能力強(qiáng)，在相同幅度分辨率的情況下，脈沖頻率的范圍更高。

整個(gè)分析系統(tǒng)硬件功能軟件化，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、線性等性能指標(biāo)顯著提高，整體的硬件系統(tǒng)體積更小，功耗更低，性價(jià)比更高。

系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，適用面廣，便于使用、維護(hù)和技術(shù)升級(jí)。

實(shí)現(xiàn)了硬件平臺(tái)雙核功能的專一化，即FPGA專門做信號(hào)采集和數(shù)字濾波成形等處理，DSP專門進(jìn)行算法模型的運(yùn)行和各種補(bǔ)償計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)性能的優(yōu)化配置。

多通道的脈沖幅度分析器是基于FPGA（Field－Programmable Gate Array；現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列）和DSP(Digital Signal Processing；數(shù)字信號(hào)處理器)的雙核硬件平臺(tái)架構(gòu)。傳感器/探測(cè)器的初始信號(hào)經(jīng)過運(yùn)放電路進(jìn)行預(yù)調(diào)理處理后，進(jìn)入高速高分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片（ADC）對(duì)信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，所有數(shù)字化的信號(hào)進(jìn)入FPGA模塊進(jìn)行數(shù)字脈沖邏輯處理、數(shù)字濾波成形、數(shù)字脈沖波形甄別等處理，并通過DSP編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字基線恢復(fù)、數(shù)字極零零極補(bǔ)償、極零點(diǎn)識(shí)別、幅度校正、堆積判棄等脈沖幅度分析算法的運(yùn)行、計(jì)算和分析，得到相應(yīng)的脈沖幅度數(shù)據(jù)和頻譜圖。本平臺(tái)提供豐富的人機(jī)交互接口和通訊接口，最終得到的數(shù)據(jù)可以通過TFT液晶顯示屏顯示，可以通過以太網(wǎng)口、USB、串口等通訊接口與上位機(jī)或者遠(yuǎn)程服務(wù)器終端進(jìn)行信息交互。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。