【技术实现步骤摘要】
本申请涉及信号采样领域，尤其涉及一种盲脉冲信号的波形数字化方法、设备及计算机存储介质。
技术介绍
1、盲脉冲信号是指任意的脉冲信号，其主要特征有如下三点：1.存在基线的概念，当脉冲到来时，电压从基线处会突然增加，到一定幅值后下降回基线，待下一次触发又从基线处上升；2.幅值在0-5v或0-3.3v，虽然脉冲信号的幅值一般没有限定范围，但由于后端采集电路的限制，一般会将信号等比缩减到0-5v或0-3.3v的范围，以适应芯片工作电压的限定；3.脉宽一般在几百纳秒到几微秒之间，通常比较快速，不易采集。
2、连续变化的模拟信号，由无穷多个无限靠近的连续样点组成，每个样点都有确定的时间和电压。波形数字化的核心，就是在无穷多个信号样点中，提取有限个可以用数字量表达的样点，进而把波形恢复，以近似描述原始的模拟信号。
3、传统的数字化方法有几种，第一种是高速adc(模数转换器)直接数字化的方法，其以固定的采样时间间隔△t对模拟信号进行采样，对采样时刻的电压值进行量化并记录。其最终的转换结果，是一个电压量化值序列v＝[v0,v1,…,vn]，n为自然数，而各样点的时间量化值，以ti＝i×△t(i为自然数)计算获得，形成无需记录的默认序列t＝[t0,t1,…,tn]。因此，其核心思路是，以事先规定的等时间间隔△t，在i×△t时刻，对模拟信号电压值进行量化并记录，是已知时间，量化并记录的方式。针对脉冲信号，采用高速adc直接数字化的时候，需要首先对电脉冲信号进行整形展宽，然后再使用高速adc(1gsps以上)进行数字化采样，然而
4、第二种方法是对信号进行拉宽放慢，即利用模拟滤波电路将闪烁脉冲展宽后再由相对低速的adc(采样率通常在50msps至200msps之间)对拉宽放慢后的脉冲进行采样。其设计难度会相应降低，但大量的模拟电路会导致系统较易受到干扰，测量精度较低，并且集成度也较低，同时因为拉宽的缘故其存在恢复过程，等待恢复的时间很长，通常会达到几十微秒级别，这极度的限制了数字化部分的脉冲通过率(单位时间内处理脉冲的数量)，会丢失很多脉冲信号。在诸如脉冲事件的数量呈爆发式增长的应用场景中无法完成数字化。
5、第三种方法是多电压阈值采样方法(multi-voltage threshold，以下简称mvt)，是针对快信号的数字化可行性方法。与传统adc等时间间隔采样的方法相比，mvt数字化采样固定多个电压阈值，只对脉冲穿过电压阈值的时间进行数字化采样，从而在快速的上升沿阶段获取多个采样点。在具体使用中，在得到一系列的时间-电压对信息之后，根据提前配合基于先验的闪烁脉冲形状信息，用脉冲拟合的方法实现粒子能量沉积信息的精确获取。
6、现有的mvt数字化方案存在：仅适用于对已知种类脉冲进行采集，无法对任意脉冲信号进行数字化恢复的问题；往往只对某能段的脉冲拟合效果较好，而位于其他能段的脉冲信号拟合参数难以收敛；拟合的精度还不够高，信号采样时波形会因噪声、温度等影响因素而发生畸变，致使脉冲到达时间等关键参数不准确，拟合时无法解决此问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题中的至少一种，本申请实施例提供了一种盲脉冲信号的波形数字化方法、设备及计算机存储介质。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种波形数字化设备，包括系统模组和阈值电压模组；其中，所述系统模组包括主芯片，所述主芯片上设有片选引脚和信号引脚；所述阈值电压模组包括多个阈值模块，各阈值模块均设置有信号输入端、电压输入端、信号输出端、片选单元、阈值比较器和多个电压单元，在各阈值模块内，所述电压输入端连接到所述主芯片，所述电压单元的输出端和所述信号输入端分别连接所述阈值比较器的输入端，所述片选单元接入所述主芯片的片选引脚，所述阈值比较器的输出端经由所述信号输出端接入所述主芯片的信号引脚；所述主芯片通过各所述电压单元配置各阈值模块的电压阈值。根据本申请的一种具体实施方式，所述电压单元包括所述电压单元包括数模转换器。
3、根据本申请的一种具体实施方式，所述电压单元包括数模转换器和串联到所述数模转换器的分压电阻。
4、根据本申请的一种具体实施方式，所述阈值模块内各电压单元内的分压电阻为等值电路。
5、根据本申请的一种具体实施方式，所述阈值比较器为差分比较器。
6、根据本申请的一种具体实施方式，所述片选单元包括与门电路和取反电路，所述片选单元经由取反电路接入所述与门电路的一输入端，所述信号输入端接入所述与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端接入各阈值比较器的信号输入端。
7、根据本申请的一种具体实施方式，所述主芯片通过串口通讯方式配置各阈值模块的电压阈值，并将电压阈值设置存于可擦除存储器中，所述阈值模块在每次上电时从所述可擦除存储器中自动读取电压阈值。
8、根据本申请的一种具体实施方式，所述阈值模块与所述系统模组之间为插拔式连接；所述主芯片与各阈值模块为插拔式连接。
9、根据本申请的一种具体实施方式，所述阈值模块的数量为m个，各阈值模块内的电压单元的数量为n个，所述系统模组的电压阈值的数量为m×n个，其中，m≥2，n为正整数。
10、根据本申请的一种具体实施方式，相邻阈值模块对应的电压阈值逐渐增大且间距相等，同一阈值模块内相邻电压单元对应的电压阈值逐渐增大且间距相等。
11、根据本申请的一种具体实施方式，所述系统模组配置为识别启动的阈值模块的数量，并且自适应更改各阈值模块中对应的电压阈值的大小间隔以适配相应的阈值数量。
12、第二方面，本申请实施例提供了一种盲脉冲信号的波形数字化方法，可以应用于第一方面所述的波形数字化设备；所述方法包括：系统模组根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量，并通过启动指令启动各目标阈值模块；将所述盲脉冲信号并行接入各目标阈值模块的信号输入端，将所述盲脉冲信号和所述电压单元输出的对应电压阈值信号分别接入阈值比较器的输入端，阈值比较器输出的比较信号发送至所述系统模组；所述系统模组根据比较信号确定所述盲脉冲信号的各电压阈值和对应的探测时间。
13、根据本申请的一种具体实施方式，所述系统模组根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量，并通过启动指令启动各目标阈值模块的步骤之前，所述波形数字化方法还包括：判断所述系统模组的电压阈值是否覆盖所述盲脉冲信号的预估电压幅值；若所述系统模组的电压阈值覆盖所述盲脉冲信号的预估电压幅值，执行根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量的步骤；若所述系统模组的电压阈值未覆盖所述盲脉冲信号的预估电压幅值，调整所述盲脉冲信号的预估电压幅值，使得调整后所述盲脉冲信号的预估电压幅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种波形数字化设备，其特征在于，包括系统模组和阈值电压模组；其中，
2.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述电压单元包括数模转换器。
3.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述电压单元包括数模转换器和串联到所述数模转换器的分压电阻。
4.根据权利要求3所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值模块内各电压单元内的分压电阻为等值电路。
5.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值比较器为差分比较器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的波形数字化设备，其特征在于，所述片选单元包括与门电路和取反电路，所述片选单元经由取反电路接入所述与门电路的一输入端，所述信号输入端接入所述与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端接入各阈值比较器的信号输入端。
7.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述主芯片通过串口通讯方式配置各阈值模块的电压阈值，并将电压阈值设置存于可擦除存储器中，所述阈值模块在每次上电时从所述可擦除存储器中自动读取电压阈值。
8.根
9.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值模块的数量为M个，各阈值模块内的电压单元的数量为N个，所述系统模组的电压阈值的数量为M×N个，其中，M≥2，N为正整数。
10.根据权利要求9所述的波形数字化设备，其特征在于，相邻阈值模块对应的电压阈值逐渐增大且间距相等，同一阈值模块内相邻电压单元对应的电压阈值逐渐增大且间距相等。
11.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述系统模组配置为识别启动的阈值模块的数量，并且自适应更改各阈值模块中对应的电压阈值的大小间隔以适配相应的阈值数量。
12.一种盲脉冲信号的波形数字化方法，其特征在于，所述波形数字化方法包括：
13.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，所述系统模组根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量，并通过启动指令启动各目标阈值模块的步骤之前，所述波形数字化方法还包括：
14.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，所述系统模组根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量的步骤，包括：
15.根据权利要求14所述的波形数字化方法，其特征在于，所述通过启动指令启动各目标阈值模块的步骤之后，所述波形数字化方法还包括：
16.根据权利要求15所述的波形数字化方法，其特征在于，将各目标阈值模块的电压阈值拆分为对应电压单元的电压阈值按照下述方式进行：
17.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，所述通过启动指令启动各目标阈值模块的步骤，包括：
18.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，将所述盲脉冲信号和所述电压单元输出的对应电压阈值信号分别接入阈值比较器的输入端，所述阈值比较器输出的比较信号发送至所述系统模组的步骤，包括：
19.根据权利要求12至18中任一项所述的波形数字化方法，其特征在于，所述系统模组根据比较信号确定所述盲脉冲信号的各电压阈值和对应的探测时间的步骤，包括：
20.根据权利要求19所述的波形数字化方法，其特征在于，所述噪声处时间通过获取信号越过基线后同时不在预设时间内回到基线的第一个时间点的方式确定。
21.根据权利要求19所述的波形数字化方法，其特征在于，所述信号处时间和/或所述噪声处时间均通过TDC识别所述比较信号中不同的跳变点时刻的方式实现。
22.根据权利要求19所述的波形数字化方法，其特征在于，所述噪声处时间通过阈值比较器和TDC实现的时序逻辑获取。
23.根据权利要求19所述的波形数字化方法，其特征在于，所述获取所述比较信号对应的盲脉冲信号首次越过对应的电压阈值的噪声处时间的步骤，包括：
24.根据权利要求14所述的波形数字化方法，其特征在于，所述根据所述盲脉冲信号的预估电压幅值、探测电压精度以及各阈值模块内电压单元的数量，确定需要启动的目标阈值模块的数量的步骤之后，所述波形数字化方法还包括：
25.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，在所述系统模组根据比较信号确定所述盲脉冲信号的各电压阈值和对应的探测时间的步骤之后，所述波形数字化方法还包括：
26.根据权利要求25所述的波形数字化方法，其特征在于，恢复所述盲脉...
【技术特征摘要】
1.一种波形数字化设备，其特征在于，包括系统模组和阈值电压模组；其中，
2.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述电压单元包括数模转换器。
3.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述电压单元包括数模转换器和串联到所述数模转换器的分压电阻。
4.根据权利要求3所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值模块内各电压单元内的分压电阻为等值电路。
5.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值比较器为差分比较器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的波形数字化设备，其特征在于，所述片选单元包括与门电路和取反电路，所述片选单元经由取反电路接入所述与门电路的一输入端，所述信号输入端接入所述与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端接入各阈值比较器的信号输入端。
7.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述主芯片通过串口通讯方式配置各阈值模块的电压阈值，并将电压阈值设置存于可擦除存储器中，所述阈值模块在每次上电时从所述可擦除存储器中自动读取电压阈值。
8.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值模块与所述系统模组之间为插拔式连接；所述主芯片与各阈值模块为插拔式连接。
9.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述阈值模块的数量为m个，各阈值模块内的电压单元的数量为n个，所述系统模组的电压阈值的数量为m×n个，其中，m≥2，n为正整数。
10.根据权利要求9所述的波形数字化设备，其特征在于，相邻阈值模块对应的电压阈值逐渐增大且间距相等，同一阈值模块内相邻电压单元对应的电压阈值逐渐增大且间距相等。
11.根据权利要求1所述的波形数字化设备，其特征在于，所述系统模组配置为识别启动的阈值模块的数量，并且自适应更改各阈值模块中对应的电压阈值的大小间隔以适配相应的阈值数量。
12.一种盲脉冲信号的波形数字化方法，其特征在于，所述波形数字化方法包括：
13.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，所述系统模组根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量，并通过启动指令启动各目标阈值模块的步骤之前，所述波形数字化方法还包括：
14.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，所述系统模组根据盲脉冲信号的预估电压幅值确定需要启动的目标阈值模块的数量的步骤，包括：
15.根据权利要求14所述的波形数字化方法，其特征在于，所述通过启动指令启动各目标阈值模块的步骤之后，所述波形数字化方法还包括：
16.根据权利要求15所述的波形数字化方法，其特征在于，将各目标阈值模块的电压阈值拆分为对应电压单元的电压阈值按照下述方式进行：
17.根据权利要求12所述的波形数字化方法，其特征在于，所述通过启动指令...
【专利技术属性】
技术研发人员：于俊豪，凌怡清，王敖翔，谢庆国，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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