辐射探测中单极性快脉冲的信号调理方法及调理系统，该信号调理方法包括：1)将数采系统的差分输入峰峰值Vp-p的一半作为直流参考电压；2)根据被测单极性快脉冲的极性，产生极性不同的直流偏置电压：当单极性快脉冲为正信号时，对直流参考电压进行极性转换，得到负相直流偏置电压-1/2Vp-p；当单极性快脉冲为负信号时，不对直流参考电压进行极性转换，得到正相直流偏置电压1/2Vp-p；3)将直流偏置电压与单极性快脉冲信号按原幅度叠加，得到带有直流偏置的脉冲信号：正脉冲与负相直流偏置电压叠加得到带有直流偏置的正脉冲信号；负脉冲与正相直流偏置电压叠加得到带有直流偏置的负脉冲信号。本发明专利技术可扩大数采系统测量动态范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核电子学
，涉及一种单极性快脉冲的信号调理方法及信号调 理系统，尤其涉及一种可应用于辐射探测的、能够扩大数采系统测量单极性快脉冲动态范 围的信号调理方法及信号调理系统。
技术介绍
在强辐射环境下，探测对象为单极性快脉冲信号，常利用数采系统将被探测信号 量化后通过光纤传输至控制端记录并保存。但是，由于数采系统的核心器件一一模数转换 器ADC的线性动态范围通常为-1/2VP_P~1/2VP_P(VP_P为模数转换器ADC的差分输入峰峰 值），这对于双极性信号的测量是非常有用的；然而，在测量单极性信号时，模数转换器的 动态范围只利用了一半。 目前，为扩大数采系统的动态范围，通常采用功率衰减的方法，即通过改变衰减器 的衰减倍数使被探测信号幅度满足ADC的输入要求。但在测量单极性快脉冲时，该方法仍 然只利用了模数转换器动态范围的一半。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的数采系统在测量单极性快脉冲信号时动态范围只利 用一半的技术问题，本专利技术提供了一种能够扩大数采系统测量动态范围的辐射探测中单极 性快脉冲的信号调理方法及信号调理系统。 本专利技术的技术解决方案是： 本专利技术提供了一种辐射探测中单极性快脉冲的信号调理方法，其特殊之处在于： 包括以下步骤： 1)将数采系统的差分输入峰峰值Vp_p的一半即1/2V"作为直流参考电压； 2)根据被测单极性快脉冲的极性，产生极性不同的直流偏置电压： 当被测单极性快脉冲为正信号时，对直流参考电压进行极性转换，得到负相直流 偏置电压-1/2VP_P;当被测单极性快脉冲为负信号时，不对直流参考电压进行极性转换，得 到正相直流偏置电压1/2VP_P; 3)将步骤2)所得直流偏置电压与被测单极性快脉冲信号按原幅度进行叠加，得 到带有直流偏置的脉冲信号： 当被测单极性快脉冲为正信号时，将其与负相直流偏置电压-1/2VP_P叠加，得到 带有直流偏置的正脉冲信号；当被测单极性快脉冲为负信号时，将其与正相直流偏置电压 1/2VP_P叠加，得到带有直流偏置的负脉冲信号。 上述辐射探测中单极性快脉冲的信号调理方法在步骤3)之后还包括： 4)对步骤3)所得带有直流偏置的脉冲信号进行缓冲。 上述步骤1)的具体实现方式是： 将电压参考芯片与可变电阻器的始端相连，可变电阻器的终端接地，通过调节可 变电阻器调节端的位置，使直流参考电压与数采系统的差分输入峰峰值vp_p的一半相等。 -种辐射探测中单极性快脉冲的信号调理系统，其特殊之处在于：包括直流电源 处理电路、直流参考电压产生电路、耦合电路、直流偏置电压产生电路、加法电路以及驱动 电路；外部DC电压输入端通过直流电源处理电路分别与+5V电压输出端和-5V电压输出 端相连；+5V电压输出端和-5V电压输出端均分别与直流参考电压产生电路、親合电路、直 流偏置电压产生电路、加法电路以及驱动电路的电源端相连；+5V电压输出端通过直流参 考电压产生电路与直流参考电压输出端相连；直流参考电压输出端输出的直流参考电压值 等于数采系统的差分输入峰峰值的一半；直流参考电压输出端以及被测单极性快脉冲信号 的输入端分别与耦合电路相连；耦合电路分别与直流偏置电压产生电路和加法电路相连； 直流偏置电压产生电路与加法电路相连；加法电路对被测单极性快脉冲信号与直流偏置电 压产生电路输出的直流偏置电压按原幅度进行叠加；加法电路通过驱动电路与数采系统相 连。 上述直流参考电压产生电路包括电压参考芯片D1以及可变电阻器R1 ;+5V电压输 出端通过电压参考芯片D1与可变电阻器R1的始端相连；可变电阻器R1的终端接地，其调 节端通过直流参考电压输出端与耦合电路相连。 上述耦合电路包括运算放大器A1、运算放大器A2以及由电阻R2和电容C1并联组 成的补偿网络；被测单极性快脉冲信号的输入端与运算放大器A1的同相输入端相连；运算 放大器A1的反相输入端通过电阻R2与运算放大器A1的输出端相连；运算放大器A1的输 出端与加法电路相连；直流参考电压输出端与运算放大器A2的同相输入端相连，运算放大 器A2的反相输入端与运算放大器A2的输出端相连；运算放大器A2的输出端通过直流偏置 电压产生电路与加法电路相连。 上述直流偏置电压产生电路包括电阻R3、电阻R4、单刀双掷射频模拟开关K1、单 刀双掷射频模拟开关K2、单刀双掷拨动开关K3以及放大系数为-1的运算放大器A3 ;单刀 双掷射频模拟开关K1包括公共端a、常闭端al以及常开端a2 ;单刀双掷射频模拟开关K2 包括公共端b、常闭端bl以及常开端b2 ;运算放大器A2的输出端与公共端a相连，常闭端 al与常闭端bl相连，常开端a2与电阻R3 -端相连，电阻R3的另一端分别与运算放大器A3 的反相输入端以及电阻R4相连；运算放大器A3的同相输入端接地；运算放大器A3的反相 输入端通过电阻R4与运算放大器A3的输出端相连；电阻R3与电阻R4的阻值相等；运算放 大器A3的输出端与常开端b2相连；公共端b与加法电路相连；单刀双掷拨动开关K3包括 公共端、第一端子以及第二端子，第一端子接地，第二端子与+5V电压输出端相连，公共端 分别与单刀双掷射频模拟开关K1的控制端以及单刀双掷射频模拟开关K2的控制端相连。 上述加法电路包括运算放大器A4、输入电阻R5、输入电阻R6、反馈电阻R7、反馈电 阻R8以及电容C2 ;输入电阻R5的一端与公共端b相连，另一端分别与运算放大器A4的同 相输入端以及输入电阻R6连接；运算放大器A1的输出端与输入电阻R6相连；反馈电阻R8 的一端接地，另一端与电容C2相连；电容C2与反馈电阻R7并联，运算放大器A4的反相输 入端通过反馈电阻R7与运算放大器A4的输出端相连；输入电阻R5与输入电阻R6的阻值 相等，反馈电阻R7与反馈电阻R8的阻值相等；所述驱动电路包括射频缓冲器A5 ;运算放大 器A4的输出端与射频缓冲器A5的同相输入端相连；射频缓冲器A5的反相输入端与射频缓 冲器A5的输出端相连；射频缓冲器A5的输出端与数采系统相连。 上述电压参考芯片D1的电压噪声峰峰值为1yV，温度漂移系数为3ppm/°c;所述 运算放大器A1、运算放大器A4以及射频缓冲器A5的带宽均大于500MHz，输入电压噪声频 谱密度均小于10nV/VHz;所述运算放大器A2以及运算放大器A3的电压噪声峰峰值均小 于 4yV。 上述运算放大器A1的单位增益带宽积为1.0GHz，输入电压噪声频谱密度为 输入电流噪声频谱密度为46pA/VTH;所述运算放大器A2以及运算放 大器A3的电压噪声峰峰值均为0.08yV，偏置电压均为75yV;所述运算放大器A4的 单位增益带宽积为1.8GHz，输入电压噪声频谱密度为输入电流噪声频谱 密度为13.4pA/VII所述射频缓冲器A5的带宽为1.75GHz，输入电压噪声频谱密度为 5.8nV/VS^，闭环增益为1，驱动电流为75mA; 所述电压参考芯片D1的型号为ADR440 ;所述运算放大器A1的型号为AD8009 ; 所述运算放大器A2以及运算放大器A3的型号均为AD8671 ;所述运算放大器A4的型号为 THS3201 ;所述射频缓冲器A5的型号为LMH6559。 本专利技术提供了 一种辐本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种辐射探测中单极性快脉冲的信号调理方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将数采系统的差分输入峰峰值Vp‑p的一半即1/2Vp‑p作为直流参考电压；2)根据被测单极性快脉冲的极性，产生极性不同的直流偏置电压：当被测单极性快脉冲为正信号时，对直流参考电压进行极性转换，得到负相直流偏置电压‑1/2Vp‑p；当被测单极性快脉冲为负信号时，不对直流参考电压进行极性转换，得到正相直流偏置电压1/2Vp‑p；3)将步骤2)所得直流偏置电压与被测单极性快脉冲信号按原幅度进行叠加，得到带有直流偏置的脉冲信号：当被测单极性快脉冲为正信号时，将其与负相直流偏置电压‑1/2Vp‑p叠加，得到带有直流偏置的正脉冲信号；当被测单极性快脉冲为负信号时，将其与正相直流偏置电压1/2Vp‑p叠加，得到带有直流偏置的负脉冲信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张雁霞，阮林波，田耕，田晓霞，王晶，渠红光，李海涛，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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