一种基于FPGA的自适应能谱测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于FPGA的自适应能谱测量方法及系统，所述方法包括：通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据；将不同数据通道的采样数据分别进行存储；对每一所述数据通道的采样数据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，并计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数；根据计算的各个所述点组的相对位置参数，进行基线恢复；并对基线恢复后的所述点组进行能量提取，得到拟合的能量值；以及将拟合后的所述能量值进行上传。本发明专利技术技术方案，能够高效进行基线的恢复以及能量的拟合，改善在额定采样率下的能量分辨精度，提高设备的适用性。提高设备的适用性。提高设备的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的自适应能谱测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及核电子学能谱分析
，尤其涉及一种基于FPGA的自适应能谱测量方法及系统。

技术介绍

[0002]信号的能量谱一直是粒子物理实验中关键的观测数据。当用一定能量的微观粒子作用于试样物质时，入射的微观粒子会与试样物质中的原子发生相互作用，经历各种能量转递的物理效应后，所释放的电信号具有试样物质原子的特征信息，及具有特征能量。通过收集、检测、记录和分析这些特征信号的能量分布，就可以得到样品中原子的信息。能谱分析已经广泛应用于医学、航空航天、核研究等多个领域。
[0003]在现有技术中，相关技术通过脉冲谱仪等设备，对探测器中的脉冲信号进行采样，并进行信号处理，得到粒子所包含的能量信息。然而，本申请的专利技术人在研究中发现，现有设备由于环境噪声、漏电流、温度漂移等多种原因，所采样的脉冲信号会叠加在一条不定值的基线信号上，基线信号的存在会对能谱分析的信号处理的准确性造成一定影响，而现有技术采用复杂的算法消除基线的影响，效率较低，且现有技术在额定采样率下的信号的分辨精度的损失较大，能谱分析设备的适用性不强。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于FPGA的自适应能谱测量方法及系统，能够高效进行基线的恢复已经能量的拟合，改善在额定采样率下的能量分辨精度，提高设备的适用性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]一方面，本申请提供一种基于FPGA的自适应能谱测量方法，包括：
[0007]通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据；
[0008]将不同数据通道的采样数据分别进行存储；
[0009]对每一所述数据通道的采样数据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，并计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数；
[0010]根据计算的各个点组的所述相对位置参数，进行基线恢复；
[0011]对基线恢复后的所述点组进行能量的拟合，得到拟合的能量值；以及
[0012]将拟合后的所述能量值进行上传。
[0013]在本申请的一种实现方案中，所述通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据，包括：
[0014]按照采样的信号输入的不同数据通道，将不同数据通道的信号采样点的采样数据贴上对应的标识包头。
[0015]在本申请的一种实现方案中，将不同数据通道的采样数据分别进行存储，包括：
[0016]根据所述标识包头，将不同数据通道的采样数据分别存储到对应的寄存器数组
中。
[0017]在本申请的一种实现方案中，所述对每一所述数据通道的采样数据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，包括：
[0018]对每一寄存器数组中的采样数据，按照设定的两个采样点的步长进行分割，以设定的三个采样点的采样数据形成一个点组，一共形成N个点组，其中N为大于0的自然数。
[0019]在本申请的一种实现方案中，所述计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数，包括：
[0020]根据每一所述采样点的采样幅度值，计算用来表征三个采样点的曲折程度的参数k，所述参数k为第二采样点到第一采样点和第三采样点连线段的距离，与第一采样点和第三采样段连线段的比值。
[0021]在本申请的一种实现方案中，所述计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数，还包括：
[0022]根据第一采样点和第三采样点的采样幅度值，计算用来表征三个采样点的陡峭程度的参数t，所述参数t为第三采样点与第一采样点的采样幅度差，与第三采样点与第一采样点之间的采样间隔的比值。
[0023]在本申请的一种实现方案中，所述根据计算的各个点组的所述相对位置参数，进行基线恢复，包括：
[0024]根据各个连续点组的参数t的相对大小关系，确定基线点组，以及所述基线点组之后的点组。
[0025]在本申请的一种实现方案中，所述方法，包括：
[0026]设定第一个点组属于基线点组，依次比较各个点组对应的参数t的大小关系，若检测到出现第n个点组t
n
>t
n
‑1,且t
n+1
>t
n
时，则将第n
‑
1个点组划入基线点组，并停止基线恢复。
[0027]在本申请的一种实现方案中，所述对基线恢复后的所述点组进行能量的拟合，得到拟合的能量值，包括：
[0028]对所述基线点组采用矩形面积积分，得到拟合的能量值；对于基线点组之后的点组，根据参数k采用不同的面积拟合法，当参数k值小于预设阈值m，采用矩形面积积分，而当参数k不小于预设阈值m，采用梯形面积积分。
[0029]另一方面，本申请提高一种自适应能谱测量系统，包括：
[0030]信号采样模块，用于通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据；
[0031]数据存储模块，用于将不同数据通道的采样数据分别进行存储；
[0032]数据处理模块，用于对每一所述数据通道的采样数据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，并计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数；根据计算的各个点组的所述相对位置参数，进行基线恢复；以及对基线恢复后的所述点组进行能量的拟合，得到拟合的能量值；
[0033]数据传输模块，用于将拟合后的所述能量值进行上传。
[0034]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本专利技术申请方案中提供的基于FPGA的自适应能谱测量方法，通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据，再将不同数据通道的采样数据分别进行存储，并对每一数据通道的采样数
据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，并计算每一点组中各个采样点的相对位置参数，根据计算的各个点组的相对位置参数，进行基线恢复，然后对基线恢复后的点组进行能量的拟合，得到拟合的能量值，相比于现有技术，能够高效进行基线的恢复已经能量的拟合，改善在额定采样率下的能量分辨精度，提高设备的适用性。
附图说明
[0035]图1是本申请实施例提供的一种基于FPGA的自适应能谱测量方法的流程示意图；
[0036]图2是本申请实施例中划分点组的示意图；
[0037]图3是本申请实施例中计算点组中的相对位置参数的场景示意图；
[0038]图4是本申请实施例中的自适应能谱测量系统的结构示意图；
[0039]图5是本申请实施例涉及的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的自适应能谱测量方法，其特征在于，包括：通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据；将不同数据通道的采样数据分别进行存储；对每一所述数据通道的采样数据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，并计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数；根据计算的各个点组的所述相对位置参数，判定合适的基线点组，进行基线恢复；对基线恢复后的所述点组进行能量的拟合，得到拟合的能量值；以及将拟合后的所述能量值进行上传。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的自适应能谱测量方法，其特征在于，所述通过不同的数据通道对探测器的脉冲信号进行采样，得到相应的采样数据，包括：按照采样的信号输入的不同数据通道的采样点，将不同数据通道的信号采样点的采样数据组标记上对应的标识包头。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的自适应能量谱测量方法，其特征在于，将不同数据通道的采样数据分别进行存储，包括：根据所述标识包头，将不同数据通道的采样数据分别存储到对应的寄存器数组中。4.根据权利要求3所述的基于FPGA的自适应能谱测量方法，其特征在于，所述对每一所述数据通道的采样数据按照设定的点组划分策略划分为多个点组，包括：对每一寄存器数组中的采样数据，按照设定的两个采样点的步长进行分割，以设定的三个采样点的采样数据形成一个点组，一共形成N个点组，其中N为大于0的自然数。5.根据权利要求4所述的基于FPGA的自适应能谱测量方法，其特征在于，所述计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数，包括：根据每一所述采样点的采样幅度值，计算用来表征三个采样点的曲折程度的参数k，所述参数k为第二采样点到第一采样点和第三采样点连线段的距离，与第一采样点和第三采样段连线段的比值。6.根据权利要求4所述的基于FPGA的自适应能谱测量方法，其特征在于，所述计算每一所述点组中各个采样点的相对位置参数，还包括：根据第一采样点和第三采样点的采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔洁，梁根源，颜俊伟，
申请(专利权)人：先进能源科学与技术广东省实验室，
类型：发明
国别省市：