專利名稱：一種x射線探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無損X射線探測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及ー種高速X射線探測(cè)器。
背景技術(shù)：
目前X射線探測(cè)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、物流和交通等領(lǐng)域的無損檢測(cè)。在交通領(lǐng)域中的車站、機(jī)場(chǎng)和碼頭，采用X射線探測(cè)技術(shù)設(shè)備對(duì)旅客行李箱包進(jìn)行檢查，由于X射線檢測(cè)裝置掃描速度慢，經(jīng)常導(dǎo)致排隊(duì)等候現(xiàn)象。不但掃描速度慢，而且還存在精度低，可靠性差等缺點(diǎn)。另外強(qiáng)力輸送帶已廣泛應(yīng)用于礦山、港口等領(lǐng)域，并是主要的傳送設(shè)備之一，安全規(guī)程要求對(duì)強(qiáng)カ輸送帶要進(jìn)行檢測(cè)，而現(xiàn)有的檢測(cè)手段也存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)效率低，可 靠性差，不能進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)輸送圖像等缺點(diǎn)，為克服以上X射線檢測(cè)的技術(shù)缺點(diǎn)即是本實(shí) 用新型的發(fā)明目的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供ー種X射線探測(cè)器。該X射線探測(cè)器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接收的X射線信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、多路并行數(shù)據(jù)采集、處理和高速傳輸?shù)裙δ埽夷軌蚋鶕?jù)探測(cè)物的寬度進(jìn)行擴(kuò)展，從而解決公知X射線探測(cè)設(shè)備中存在的問題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是ー種X射線探測(cè)器，包括X射線傳感単元、信號(hào)采集單元、采集控制及預(yù)處理単元和傳輸及存儲(chǔ)控制単元。其中信號(hào)采集單元分別與四個(gè)X射線傳感單元并行相連。采集控制及預(yù)處理単元分別與X射線傳感単元、信號(hào)采集單元和傳輸及存儲(chǔ)控制単元相連。所述的X射線傳感単元包括有依次串行相連的八個(gè)X射線傳感器。所述的X射線傳感器包括ニ氧化鈦涂層、閃爍晶體、光電ニ極管陣列、放大電路、通道選擇電路。所述的信號(hào)采集電路包括有依次相連的信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。所述的采集控制及預(yù)處理單元包括FPGA電路、FLASH存儲(chǔ)器及SDRAM存儲(chǔ)器。所述的傳輸及存儲(chǔ)控制單元包括ARM電路、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器及SDCARD存儲(chǔ)器。所述的FPGA電路包括X射線傳感器時(shí)序控制模塊、A/D采樣控制模塊、濾波器模塊、均勻化模塊、雙ロ RAM模塊及總線時(shí)序變換模塊。實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)方案，具有以下有益效果提高了檢測(cè)精度和檢測(cè)效率，最大掃描速度lOm/s ;采用FPGA電路和ARM電路共同完成采集傳輸控制及預(yù)處理處理功能，降低了成本，提高了可靠性；具有靈活的探測(cè)方式，既可以采用通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線檢測(cè)，又可以采用將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜財(cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器方式，適用于在易燃易爆場(chǎng)所無以太網(wǎng)絡(luò)或防爆計(jì)算機(jī)情況下。
圖I是本實(shí)用新型的應(yīng)用環(huán)境示意圖；圖2是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖3是X射線傳感器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是信號(hào)采集單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是采集控制及預(yù)處理處理單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是傳輸及存儲(chǔ)控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖7是FPGA電路的結(jié)構(gòu)框圖；·具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例的附圖對(duì)本實(shí)用新型的ー種X射線探測(cè)器做出詳細(xì)說明。圖I是本實(shí)用新型的一種應(yīng)用環(huán)境示意圖。如圖I所示，其中展示了 X射線探測(cè)器、X射線發(fā)生器、電源模塊、強(qiáng)力輸送帶和裝有X射線檢測(cè)系統(tǒng)軟件的PC機(jī)。X射線發(fā)生器發(fā)射的X射線穿過運(yùn)行著的強(qiáng)輸送帶照射到X射線探測(cè)器上。X射線探測(cè)器將接收到的X射線信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、多路各并行數(shù)據(jù)采集及處理，最后高速傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。圖2是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，X射線探測(cè)器包括X射線傳感単元、信號(hào)采集單元、采集控制及預(yù)處理単元和傳輸及存儲(chǔ)控制単元。其中四個(gè)X射線傳感単元與信號(hào)采集單元并行相連。根據(jù)探測(cè)物的寬度，采集控制及預(yù)處理単元最多能夠并行連接四個(gè)信號(hào)采集單元。其中X射線傳感単元在采集控制及預(yù)處理単元的控制下將接收到的X射線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；信號(hào)采集單元對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波及A/D轉(zhuǎn)換；采集控制及預(yù)處理單元控制X射線傳感単元的工作，并對(duì)信號(hào)采集單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行去噪、校驗(yàn)及均勻化處理；傳輸及存儲(chǔ)控制単元將接收到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)ロ傳輸至計(jì)算機(jī)或存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。圖3是X射線傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，X射線傳感器包括有依次連接的ニ氧化鈦(Ti02)涂層、閃爍晶體、光電ニ極管陣列、ー級(jí)放大電路、ニ級(jí)放大電路及通道選擇電路等。其中二氧化鈦涂層用于將接收到的X光濾除自然光，以消除其對(duì)閃爍晶體的影響。閃爍晶體用于將X射線轉(zhuǎn)換成可見光。光電ニ極管陣列包括64個(gè)光電ニ極管，將可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào)。一級(jí)放大電路將電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，送至ニ級(jí)放大電路.ニ級(jí)放大電路用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行低壓差分放大。通道選擇電路根據(jù)采集控制及預(yù)處理單元的控制信號(hào)控制各路低壓差分信號(hào)輸出至信號(hào)采集電路。圖4是信號(hào)采集單元的結(jié)構(gòu)框圖。如圖4所示，信號(hào)采集單元包括四路并行的信號(hào)采集電路。其中信號(hào)采集電路由信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成。信號(hào)調(diào)理電路包括有依次相連的ー級(jí)運(yùn)算放大器、低通濾波器及ニ級(jí)運(yùn)算放大器，用于對(duì)X射線傳感器輸出的低壓差分信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。A/D轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)調(diào)理電路輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，A/D轉(zhuǎn)換芯片可采用型號(hào)為ADS8422芯片的A/D轉(zhuǎn)換芯片。圖5是采集控制及預(yù)處理處理單元的結(jié)構(gòu)框圖。如圖5所示，采集控制及預(yù)處理處理單元包括FPGA電路、FLASH存儲(chǔ)器及SDRAM存儲(chǔ)器。FPGA電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集和A/D轉(zhuǎn)換的控制，及去噪、校驗(yàn)和均勻化處理的功能。FLASH存儲(chǔ)器主要用于固化程序代碼，在系統(tǒng)上電時(shí)，采用并行加載方式將程序代碼搬移到內(nèi)部RAM。SDRAM存儲(chǔ)器主要用于存放程序運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)和代碼。圖6是傳輸及存儲(chǔ)控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。如圖6所示，傳輸及存儲(chǔ)控制單元包括包括ARM電路、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器及SD CARD存儲(chǔ)器。ARM電路實(shí)現(xiàn)并行接收采集控制及預(yù)處理単元的數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)高速傳輸給計(jì)算機(jī)(PC機(jī))或直接存儲(chǔ)在SD CARD存儲(chǔ)器中的功能。FLASH存儲(chǔ)器主要用于固化程序代碼，在系統(tǒng)上電吋，采用并行加載方式將程序代碼搬移到內(nèi)部RAM。SDRAM存儲(chǔ)器主要用于存放程序運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)和代碼。SDRAM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)采集控制及預(yù)處理單元輸入的數(shù)據(jù)。圖7是FPG電路的結(jié)構(gòu)框圖。如圖7所示，F(xiàn)PGA電路包括有X射線傳感器時(shí)序控制、A/D采樣控制、濾波器、均勻化、雙ロ RAM和總線時(shí)序變換六個(gè)模塊。X射線傳感器時(shí)序控制和A/D采樣控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集功能；濾波器和均勻化模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，濾除噪聲干擾，消除像素非一致性的影響，提高檢測(cè)圖像的質(zhì)量；雙ロ RAM模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存；總線時(shí)序變換模塊實(shí)現(xiàn)ARM總線與FPGA內(nèi)部總線的匹配，ARM電路中數(shù)據(jù)與 FPGA電路內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)的交互。ー種X射線探測(cè)器的工作過程描述如下X射線傳感單元將X射線信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路模擬電信號(hào)，四個(gè)X射線傳感單元產(chǎn)生的4路串行電信號(hào)在采集控制及預(yù)處理単元的控制下送入信號(hào)采集模塊后進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換。若存在多個(gè)信號(hào)采集單元，則多個(gè)信號(hào)采集單元產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)并行輸入至采集控制及預(yù)處理単元。采集控制及預(yù)處理單元對(duì)采集的數(shù)字信號(hào)去噪、校驗(yàn)和均勻化處理后，送至傳輸及存儲(chǔ)控制単元。傳輸及存儲(chǔ)控制單元根據(jù)預(yù)先設(shè)置將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸至計(jì)算機(jī)或直接存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
權(quán)利要求1.ー種X射線探測(cè)器，其特征在干，包括X射線傳感単元、信號(hào)采集單元、采集控制及預(yù)處理単元和傳輸及存儲(chǔ)控制単元；其中信號(hào)采集單元分別與四個(gè)X射線傳感單元并行相連；采集控制及預(yù)處理単元分別與X射線傳感単元、信號(hào)采集單元和傳輸及存儲(chǔ)控制単元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種X射線探測(cè)器，其特征在于，所述的X射線傳感単元包括有依次串行相連的八個(gè)X射線傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種X射線探測(cè)器，其特征在于，所述的X射線傳感器包括ニ氧化鈦涂層、閃爍晶體、光電ニ極管陣列、放大電路、通道選擇電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種X射線探測(cè)器，其特征在于，所述的信號(hào)采集電路包括有依次相連的信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種X射線探測(cè)器，其特征在于，所述的采集控制及預(yù)處理單元包括FPGA電路、FLASH存儲(chǔ)器及SDRAM存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種X射線探測(cè)器，其特征在于，所述的傳輸及存儲(chǔ)控制単元包括ARM電路、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器及SD CARD存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種X射線探測(cè)器，其特征在于，所述的FPGA電路包括X射線傳感器時(shí)序控制模塊、A/D采樣控制模塊、濾波器模塊、均勻化模塊、雙ロ RAM模塊及總線時(shí)序變換模塊。
專利摘要一種X射線探測(cè)器，它是由X射線傳感單元、信號(hào)采集單元、采集控制及預(yù)處理單元和傳輸及存儲(chǔ)控制單元組成。其特征在于，其中信號(hào)采集單元分別與四個(gè)X射線傳感單元并行相連。采集控制及預(yù)處理單元分別與X射線傳感單元、信號(hào)采集單元和傳輸及存儲(chǔ)控制單元相連。利用本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接收的X射線信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、多路并行數(shù)據(jù)采集、處理和高速傳輸?shù)裙δ埽⒖筛鶕?jù)探測(cè)物的寬度進(jìn)行擴(kuò)展。具有X射線光信號(hào)采集速率高、信號(hào)線的數(shù)量少及成本低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)本實(shí)用新型具有以太網(wǎng)傳輸存儲(chǔ)和本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)兩種存儲(chǔ)方式。
文檔編號(hào)G01T1/202GK202631753SQ20122015903
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者苗長云, 榮鋒, 仲為亮, 沈慶磊, 石博雅 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué), 天津市恒一機(jī)電科技有限公司