专利名称：任意核能谱发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种任意核能谱发生器。
背景技术：
目前的核信号发生器主要有两种一种是滑移信号发生器，即按照滑移的规
律连续不断的输出一系列幅度大小连续变化的脉冲信号； 一种是随机信号发生 器即按照随机的正态分布函数输出一系列的幅度大小符合高斯正态分布的脉 冲信号。这两种核信号发生器要么只能用来校正能谱仪内部的前置放大器，线 性放大器的放大倍数，要么只能定性的观察某一种能量射线形成的谱线，归根 到底都只是定性的产生核脉冲信号，而不是定量产生核脉冲信号，因此这些核 脉冲信号被能谱仪接收以后不能形成唯一确定的谱线，整体的功能都很单一， 应用面较窄。
发明内容
为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种任意核能谱发生器。
本实用新型是通过以下技术方案实现的
本实用新型所涉及的一种任意核能谱发生器，可任意编辑核能谱曲线，并 将能谱曲线转换为对应的核脉冲信号输出；所述发生器主要包括微型控制单 元、波形处理电路单元、震荡器、稳定幅值电路及程控衰减电路，其中，微型 控制单元的一端与输入各项参数的键盘相连，另一端通过波形处理电路单元连 接到一稳定幅值电路中，所述稳定幅值电路与对电压进行衰减的程控衰减电路 相连。所述任意核能谱发生器还包括一产生正弦波的震荡器。所述波形处理电路单元还包括由微型控制单元控制的一模拟开关；将正 弦波进行缓冲的缓冲器；产生脉冲的两个比较器；根据脉冲产生一个控制模拟 开关信号与被控制模拟开关输出波形的触发器；微型控制单元控制正负脉冲输 出的模拟开关及一反相器与一跟随器。所述程控衰减电路还包括对脉冲进行幅 度控制的双数模转换器及运算放大器，其中 一个数模转换器通过运算放大器连 接于另一数模转换器，分别构成数字控制的输入电阻及数字控制的反馈电阻。 一自动增益控制电路对波形幅度进行稳定的，使输出信号幅度一致。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是-
可以任意编辑用户需要的谱线，根据该谱线，在一段时间内唯一的输出一 系列特定核脉冲信号，在能谱仪接收到这一系列的核脉冲信号以后，形成唯一 的能谱曲线，用户可以比对能谱仪接收到核脉冲信号后产生的谱线和用户初始 自定义的谱线，据此判断能谱仪的谱漂与能量线性度等信息。之后用户还可以 进行谱线解析，解析后得到的分析结果与原先初始谱线对应的元素含量组分进 行比较，根据二者的差别可以判断谱线解析软件的优劣程度，同时定量得到谱 线解析的准确度。


图l是任意核能谱发生器的结构示意图2是波形处理单元电路结构示意图3是模拟开关输出波形图4是稳定幅值电路稳幅原理结构图； 图5是程控衰减电路原理结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本 实用新型实施方式作进一步地详细描述如图1所示，展示任意核能谱发生器的整体结构，该结构的核心是MCU (Micro Controller Unit,微型控制单元)10，且MCU10采集键盘11与主机18输 入的各项参数，并由显示端19进行显示；由于单独的一个元素的能谱的峰可以 用一个高斯函数来描述，即在峰区的各道计数y(x)与道数x的关系
y(x) = ^0e八'、,，式中xO为峰中心道数，yO表示峰中心道计数，
即y0二y(x0). cr是一个描述峰分布宽窄的一个参数(均方根差)，它与半高度 (FWHM)的关系为F『//M = 2V^^ = 2.36cr，根据键盘输入的每种元素对 应的能量，谱峰的半高宽，总能量道数，能量与脉冲幅度的比例因子，最大技 术率等参数，之后即可得到每种元素的高斯能量谱线，最后进行所有元素谱线 的叠加。同时用户还可以通过键盘输入代表本底曲线的多项式，或者用户自定 义的影响因素曲线多项式，最后得到完整的谱线。
由于考毕兹震荡器12产生的正弦波的幅度不够稳定与及波形处理电路13 处理后的波形对脉冲的幅度有影响，必须使用稳定幅值电路14进行稳幅；然后 由程控衰减电路al5对电压进行初级衰减，衰减输出值主要由用户设定的能道总 电压决定。程控衰减电路bl6主要对衰减器l输出的电压进行精确的衰减；最后 将信号输出电路17。
当产生谱线后，接下来就是进行谱线的硬件电路扫描输出。谱线从低能区 扫描到高能区，依次从零道扫描到n道(n为用户选择的最大能量道数)，当该 道址上还有未输出的计数时，则输出对应该道址的特定幅度脉冲信号，重复扫 描直到所有道址上的计数都为零为止。然后就是对应特定能量道址的脉冲信号 的产生与输出。
如图2所示，为波形处理单元电路的结构，将来自于考兹震荡器的lMhz， 幅值为2伏的高频震荡信号进行波形的处理使其波形更加接近核仪器前置放大 器输出，同时产生方波供MCU10记数，以控制输出的脉冲个数。当用户确定开 始输出脉冲后，由MCU10控制第一个模拟开关20打开，正弦波被送入缓冲器21中进行缓冲并输出，其中，比较器a22与基准电压VREF24比较，比较器b23是 过零比较，两个比较器产生的脉冲使D触发器25产生一个控制模拟开关26的信 号和被控制的模拟开关27的输出波形，并将该波形输出到反相器28与跟随器29 中。如图3所示，控制模拟开关的信号为31， 32为模拟开关输出波形；所述波 形近似核仪器前置放大后输出信号，由于用户可以设定正负脉冲输出，因此下 一模拟开关由MCU进行正负脉冲输出选择。
如图4所示，为稳幅原理结构图，带AGC的稳定幅值电路中采用的是程控 集成运算放大器(AD603) 40进行稳幅，所述AGC (Automatic Gain Control, 自动增益控制)电路，根据输入信号调整放大倍数，使输出信号一致，且该电 路中所采用AD603是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用 分贝表示,则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/ns 。管脚间的连接方 式决定了可编程的增益范围，增益在-U +30dB时的带宽为90MHz，增益 在+9 +41dB时具有9MHz带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上 述范围内。由于AD603是压控增益放大器，所以对AD603的信号输出41采用电 压反馈42即可稳定输出，为了便于下一级衰减电路的处理，可以通过调节，把 AD603的输出调节到峰值为20 V 。
如图5所示，为程控衰减电路原理的结构，程控衰减电路a是对前面AD603 输出的20V电压进行初级衰减，衰减输出值主要由用户设定的能道总电压决定。 程控衰减电路a主要对衰减器输出的电压进行精确的衰减。所述程控衰减电路 是由两个12位DAC (Digital-to-Analog Converter,数模转换器)和一个宽带低 噪声的运算放大器55组成，数模转换器选用的是电流输出型，利用其内部的电 阻网络，数模转换器a51构数字控制的输入电阻，数模转换器b54构成数字控制 的反馈电阻，其等效电阻为R(dacl)-2048fR(ldl)/NA, R(dac2)=2048*R(ld2)/NB, 式中R(ldl)，R(ld2)分别为数模转换器！数模转换器b54的R-2R梯形网络电阻。NA 与NB分别为模转换器a51与数模转换器b54输入的数字量a52与数字量b53，由于数模转换器a51与数模转换器b54相同，所以R(ldl^R(ld2)，整个电路输出的 总增益为Vout/Vin;NA/NB，实际中把NB设置为用户选择的能道数，最大值是 2048道，NA为能道电压的递增控制，信号输出电路主要进行阻抗变化，己满 足后级电路的需要。
本实施例不仅具备了传统的核信号发生器的功能以外，还具备了谱线的反 演功能，根据用户输入的参数生成特定谱线，从而可以对能谱仪的前置放大器， 线性放大器进行校准，还可以精确的获知能谱仪的谱漂，能量线性度和解谱软 件的准确度。最后还能在核电子学的教学当中，避免了放射源的使用，使学生 更加直观的感受整个谱线的形成，谱线的解释过程。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因 此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1、任意核能谱发生器，可任意编辑核能谱曲线，并将能谱曲线转换为对应的核脉冲信号输出，其特征在于，所述发生器主要包括微型控制单元、波形处理电路单元、震荡器、稳定幅值电路及程控衰减电路，其中，微型控制单元的一端与输入各项参数的键盘相连，另一端通过波形处理电路单元连接到一稳定幅值电路中，所述稳定幅值电路与对电压进行衰减的程控衰减电路相连。
2、 根据权利要求l所述的任意核能谱发生器，其特征在于，所述任意核能 谱发生器还包括一产生正弦波的震荡器。
3、 根据权利要求l所述的任意核能谱发生器，其特征在于，所述波形处理 电路单元还包括由微型控制单元控制的一模拟开关；将正弦波进行缓冲的缓 冲器；产生脉冲的两个比较器；根据脉冲产生一个控制模拟开关信号与被控制 模拟开关输出波形的触发器；微型控制单元控制正负脉冲输出的一模拟开关及 一反相器与一跟随器。
4、 根据权利要求l所述的任意核能谱发生器，其特征在于，所述程控衰减 电路还包括对脉冲进行幅度控制的双数模转换器及运算放大器，其中一个数模 转换器通过运算放大器连接于另一数模转换器，分别构成数字控制的输入电阻 及数字控制的反馈电阻。
5、 根据权利要求l所述的任意核能谱发生器，其特征在于，所述任意核能 谱发生器还包括对波形幅度进行稳定的一自动增益控制电路，使输出信号幅度 一致。
专利摘要本实用新型公开了一种任意核能谱发生器，该发生器主要包括微型控制单元、波形处理电路单元、震荡器、稳定幅值电路及程控衰减电路，其中，微型控制单元的一端与输入各项参数的键盘相连，另一端通过波形处理电路单元连接到一稳定幅值电路中，所述稳定幅值电路与对电压进行衰减的程控衰减电路相连。本实用新型不仅具备核信号发生器的功能，而且还具备谱线的反演功能。
文档编号G01T1/36GK201233446SQ200820109210
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者良 刘, 张庆贤, 徐进勇, 曾国强, 峰 程, 葛良全, 赖万昌 申请人:成都理工大学