用于x射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，包括：信號(hào)輸入部，其用于輸入由X射線熒光光譜儀測(cè)量所得的光譜信號(hào)；信號(hào)處理部，其接受由所述信號(hào)輸入部輸入的所述光譜信號(hào)并對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行處理，得到經(jīng)處理后的光譜；以及輸出部，其接收來(lái)自信號(hào)處理部的經(jīng)處理后的光譜并輸出，其中，信號(hào)處理部包括：濾波處理部件，所述濾波處理部件對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行濾波，以得到梯形濾波；基線恢復(fù)處理部件，所述基線恢復(fù)處理部件對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)基線恢復(fù)處理；以及峰識(shí)別部件，所述峰識(shí)別部件基于恢復(fù)后的基線進(jìn)行峰識(shí)別以得到經(jīng)處理后的光譜，其中，在所述基線恢復(fù)中，實(shí)時(shí)地采集基線上的多個(gè)點(diǎn)值進(jìn)行平均值處理，所述多個(gè)點(diǎn)為1024~1634個(gè)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料分析領(lǐng)域，特別地涉及光譜儀中數(shù)據(jù)的采集及處理。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字多道脈沖幅度分析器是能量色散、波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀中數(shù)據(jù)集采及處理核心部件。數(shù)字多道脈沖幅度分析器主要有梯形濾波、基線恢復(fù)、峰識(shí)別等組成，所有功能及方法通過(guò)一塊FPGA編程完成。
[0003]由于受到電路噪聲、硬件溫漂等因素的干擾，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)中的基線抖動(dòng)的比較厲害，且基線更容易受到輸入計(jì)數(shù)率(Input count rate,即輸入Is鐘內(nèi)脈沖個(gè)數(shù))的影響，以上種種因素都會(huì)導(dǎo)致基線的獲取比較困難，一次完整的測(cè)量使用一個(gè)固定值作為基線值是完全無(wú)法接受的，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果有偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，其實(shí)時(shí)地捕捉基線的變化情況，從而達(dá)到穩(wěn)定測(cè)量的目的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，包括:信號(hào)輸入部，其用于輸入由X射線熒光光譜儀測(cè)量所得的光譜信號(hào)；信號(hào)處理部，其接受由所述信號(hào)輸入部輸入的所述光譜信號(hào)并對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行處理，得到經(jīng)處理后的光譜；以及輸出部，其接收來(lái)自信號(hào)處理部的經(jīng)處理后的光譜并輸出，其中，信號(hào)處理部包括:濾波處理部件，所述濾波處理部件對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行濾波，以得到梯形濾波；基線恢復(fù)處理部件，所述基線恢復(fù)處理部件對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)基線恢復(fù)處理；以及峰識(shí)別部件，所述峰識(shí)別部件基于恢復(fù)后的基線進(jìn)行峰識(shí)別以得到經(jīng)處理后的光譜，其中，在所述基線恢復(fù)中，實(shí)時(shí)地采集基線上的多個(gè)點(diǎn)值進(jìn)行平均值處理，所述多個(gè)點(diǎn)為1021634個(gè)點(diǎn)。
[0007]根據(jù)用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，能夠?qū)崟r(shí)地捕捉基線的變化，從而能夠達(dá)到穩(wěn)定測(cè)量的目的。
[0008]優(yōu)選地，所述多個(gè)點(diǎn)值為梯形濾波的梯形形成前的多個(gè)點(diǎn)值。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多個(gè)點(diǎn)為4096~16384個(gè)點(diǎn)。
[0010]尤其優(yōu)選地，所述多個(gè)點(diǎn)為8192個(gè)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的X射線熒光光譜儀；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字多道脈沖幅度分析器；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的基線恢復(fù)方法在采集不同的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行平均值處理時(shí)的效果圖，其中:(a) 1024 個(gè)點(diǎn)；(b) 2048 個(gè)點(diǎn)；(c) 4096 個(gè)點(diǎn)；(d) 8192 點(diǎn)；(e) 16384 點(diǎn)；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的基線恢復(fù)方法分別在不同計(jì)數(shù)率和不同溫度條件下測(cè)得的Fe元素的峰通道圖，其中:(a)在不同計(jì)數(shù)率下的測(cè)試結(jié)果；(b)不同溫度條件下的測(cè)試結(jié)
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【具體實(shí)施方式】
[0012]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0013]首先，簡(jiǎn)單介紹根據(jù)本發(fā)明的X射線熒光光譜儀。需要說(shuō)明的是，所述X射線熒光光譜儀包括能量色散X射線熒光光譜儀和波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀。
[0014]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的X射線熒光光譜儀，包括測(cè)試部I和數(shù)字多道脈沖幅度分析器2。
[0015]測(cè)試部I對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)并獲得光譜信號(hào)。
[0016]數(shù)字多道脈沖幅度分析器2對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行分析處理并輸出經(jīng)處理后的光
-1'TfeP曰。
[0017]其中，如圖2所示，數(shù)字多道脈沖幅度分析器2包括信號(hào)輸入部100，信號(hào)處理部200，以及輸出部300。
[0018]信號(hào)輸入部100用于輸入由X射線熒光光譜儀測(cè)量所得的光譜信號(hào)。
[0019]信號(hào)處理部200接受由信號(hào)輸入部100輸入的所述光譜信號(hào)并對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行處理，得到經(jīng)處理后的光譜。
[0020]輸出部300接收來(lái)自信號(hào)處理部200的經(jīng)處理后的光譜并輸出。
[0021]其中，信號(hào)處理部200包括濾波處理部件210，基線恢復(fù)處理部件220，以及峰識(shí)別部件230。
[0022]濾波處理部件210對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行濾波，以得到梯形濾波。
[0023]基線恢復(fù)處理部件220對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)基線恢復(fù)處理。
[0024]峰識(shí)別部件230基于恢復(fù)后的基線進(jìn)行峰識(shí)別以得到經(jīng)處理后的光譜。
[0025]其中，基線恢復(fù)處理部件220所采用的基線恢復(fù)方法參考后述的基線恢復(fù)處理方法。
[0026]接下來(lái)，描述根據(jù)上述X射線熒光光譜儀進(jìn)行元素分析時(shí)的X射線熒光光譜分析法。
[0027]根據(jù)上述X射線熒光光譜儀進(jìn)行元素分析時(shí)的X射線熒光光譜分析法包括以下步驟:
a)對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試，得到未經(jīng)處理的光譜信號(hào)；以及
b)對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行幅度分析，以得到經(jīng)過(guò)基線恢復(fù)處理后的光譜。
[0028]具體地，其中的幅度分析包括以下步驟:
1)輸入待分析信號(hào)(也就是說(shuō)，由信號(hào)輸入部輸入的由X射線熒光光譜儀測(cè)量所得的待處理光譜信號(hào));
2)對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行濾波，得到梯形濾波；以及
3)對(duì)濾波后的信號(hào)的進(jìn)行基線恢復(fù)，并基于恢復(fù)后的基線進(jìn)行峰識(shí)別。[0029]詳細(xì)而言，在進(jìn)行基線恢復(fù)時(shí)所采用的所述基線恢復(fù)方法包括以下步驟:對(duì)經(jīng)梯形濾波后的信號(hào)進(jìn)行基線恢復(fù)，在所述基線恢復(fù)中實(shí)時(shí)地采集基線上的多個(gè)點(diǎn)值進(jìn)行平均值處理，所述多個(gè)點(diǎn)為1024?16384個(gè)點(diǎn)。
[0030]根據(jù)上述用于數(shù)字多道脈沖幅度分析器的基線恢復(fù)方法，取代固定值而實(shí)時(shí)地采集基線上的多個(gè)點(diǎn)值進(jìn)行平均值處理，因此能夠?qū)崟r(shí)地捕捉基線的變化，從而能夠達(dá)到穩(wěn)定測(cè)量的目的。
[0031]優(yōu)選地，所述多個(gè)點(diǎn)值為梯形濾波的梯形形成前的多個(gè)點(diǎn)值。
[0032]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多個(gè)點(diǎn)為4096?16384個(gè)點(diǎn)。
[0033]尤其優(yōu)選地，所述多個(gè)點(diǎn)為8192個(gè)點(diǎn)。
[0034]下面，結(jié)合附圖3描述在采用不同數(shù)量的點(diǎn)值情況下的進(jìn)行基線恢復(fù)的效果圖。
[0035]由于等腰梯形上下兩底相平行，因此，在進(jìn)行梯形濾波的情況下，只需實(shí)時(shí)采集梯形成形前若干個(gè)點(diǎn)的值進(jìn)行平均處理即可。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此，例如，采用梯形成形后的若干個(gè)點(diǎn)值進(jìn)行平均值處理來(lái)進(jìn)行基線恢復(fù)也是同樣的。
[0036]采集不同個(gè)數(shù)的點(diǎn)，對(duì)基線恢復(fù)的處理效果的影響也略有不同。原則上，采集的點(diǎn)數(shù)越多，則基線恢復(fù)效果越明顯，處理后的基線越穩(wěn)定。但是，考慮到采集系統(tǒng)的開銷、實(shí)際成效等綜合因素，所以本發(fā)明分別設(shè)計(jì)了 1024、2048、4096、8192、16384個(gè)點(diǎn)作為代表進(jìn)行實(shí)時(shí)基線恢復(fù)處理。
[0037]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基線恢復(fù)方法在采集不同的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行平均值處理時(shí)的效果圖，其中:(a)1024個(gè)點(diǎn)；(b) 2048個(gè)點(diǎn);(c)4096個(gè)點(diǎn)；(d)8192點(diǎn)；(e)16384點(diǎn)。
[0038]通過(guò)分析圖3中示出的分別采集1024、2048、4096、8192、16384個(gè)點(diǎn)作為平均值處理后的效果圖，可以得出如下結(jié)論:從1024個(gè)點(diǎn)到8192個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)越多，對(duì)系統(tǒng)基線最終的穩(wěn)定性越高；從8192個(gè)點(diǎn)到16384則差別可以忽略不計(jì)。因此，采用8192個(gè)點(diǎn)作為平均值處理，從系統(tǒng)成本，處理實(shí)效方面考慮是最優(yōu)選的。通過(guò)實(shí)時(shí)地采用多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行基線恢復(fù)處理，能夠勝任任何情況下的重復(fù)性、穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)需求。
[0039]下面，結(jié)合附圖4，說(shuō)明不同計(jì)數(shù)率、不同溫度下應(yīng)用了本發(fā)明的基線分析方法的數(shù)字多道脈沖幅度分析器在分析Fe元素的峰通道的情況下的分析結(jié)果。圖中，作為參照，同時(shí)給出了相同條件下基于現(xiàn)有的基線恢復(fù)方法的分析結(jié)果。
[0040]其中，圖4的(a)示出了采取短時(shí)間內(nèi)在不同的計(jì)數(shù)率下測(cè)試相同的元素(Fe)，圖4的(b)示出了采取相同的計(jì)數(shù)率下，不同溫度條件下測(cè)量Fe元素，分別用來(lái)考察電路的計(jì)數(shù)率、溫漂等相關(guān)因素對(duì)儀器重復(fù)性、穩(wěn)定性的影響，用以驗(yàn)證在實(shí)施本發(fā)明的情況下儀器的重復(fù)性、穩(wěn)定性。
[0041]測(cè)試條件分別如下。
[0042]不同計(jì)數(shù)率下的測(cè)試條件，除了實(shí)時(shí)基線恢復(fù)系統(tǒng)和普通基線恢復(fù)系統(tǒng)，其余測(cè)試環(huán)境完全相同，然后通過(guò)設(shè)置不同的輸入計(jì)數(shù)率，每次測(cè)試完畢，給儀器散熱5分鐘左右，保證儀器工作在最佳的溫度環(huán)境，再進(jìn)行下一次測(cè)試。這樣測(cè)試的目的，即盡可能的保證儀器每次測(cè)試溫度都保證在一個(gè)很小的誤差內(nèi)，每次的輸入環(huán)境的變化僅僅是計(jì)數(shù)率，然后考察計(jì)數(shù)率對(duì)系統(tǒng)的影響。
[0043]而不同溫度下測(cè)試條件為，保證在相同輸入計(jì)數(shù)率的情況下，放入恒溫箱，通過(guò)設(shè)置不同的溫度，考察在不同的溫度環(huán)境下，實(shí)時(shí)基線恢復(fù)系統(tǒng)和普通基線恢復(fù)系統(tǒng)的差異。
[0044]從圖4的數(shù)據(jù)可以看出，采用了實(shí)時(shí)基線恢復(fù)方法的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，相比于采用普通基線恢復(fù)方法的現(xiàn)有的數(shù)字多道脈沖幅度分析器而言，穩(wěn)定性和重復(fù)性上都有很大的優(yōu)勢(shì)，能最大程度的抑制計(jì)數(shù)率、溫度等因素造成的影響。
[0045]而利用了實(shí)時(shí)基線恢復(fù)方法的幅度分析方法，由于實(shí)時(shí)采集了多個(gè)點(diǎn)值對(duì)基線進(jìn)行恢復(fù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的幅度分析，其穩(wěn)定性更高，且重復(fù)性更好。
[0046]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0047]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，包括: 信號(hào)輸入部，所述信號(hào)輸入部用于輸入由X射線熒光光譜儀測(cè)量所得的光譜信號(hào)；信號(hào)處理部，所述信號(hào)處理部接受由所述信號(hào)輸入部輸入的所述光譜信號(hào)并對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行處理，得到經(jīng)處理后的光譜；以及 輸出部，所述輸出部接收來(lái)自信號(hào)處理部的經(jīng)處理后的光譜并輸出， 其中，信號(hào)處理部包括: 濾波處理部件，所述濾波處理部件對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行濾波，以得到梯形濾波； 基線恢復(fù)處理部件，所述基線恢復(fù)處理部件對(duì)所述光譜信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)基線恢復(fù)處理；以及 峰識(shí)別部件，所述峰識(shí)別部件基于恢復(fù)后的基線進(jìn)行峰識(shí)別以得到經(jīng)處理后的光譜，其中，在所述基線恢復(fù)中，實(shí)時(shí)地采集基線上的多個(gè)點(diǎn)值進(jìn)行平均值處理，所述多個(gè)點(diǎn)為1024?1634個(gè)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，其特征在于，所述多個(gè)點(diǎn)值為梯形濾波的梯形形成前的多個(gè)點(diǎn)值。
3.如權(quán)利要求1所述的用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，其特征在于，所述多個(gè)點(diǎn)為4096?16384個(gè)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于X射線熒光光譜儀的數(shù)字多道脈沖幅度分析器，其特征在于，所述多個(gè)點(diǎn)為8192個(gè)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01N23/223GK103645203SQ201310713549
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】應(yīng)剛, 倪佩佩, 吳升海, 劉召貴 申請(qǐng)人:江蘇天瑞儀器股份有限公司