數(shù)字多道脈沖幅度分析方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，包括以下步驟：1）輸入待分析信號；2）對所述信號進行濾波，得到梯形濾波；以及3）對濾波后的信號的進行基線恢復，并基于恢復后的基線進行峰識別，其中，在所述基線恢復中實時地采集基線上的多個點值進行平均值處理，所述多個點為1024~16384個點。根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，通過對基線進行實時恢復，從而能夠達到穩(wěn)定測量的目的。
【專利說明】數(shù)字多道脈沖幅度分析方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料分析領域，特別地涉及光譜儀中數(shù)據(jù)的采集及處理。
【背景技術】
[0002]數(shù)字多道脈沖幅度分析器是能量色散、波長色散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、峰識別等組成，所有功能及方法通過一塊FPGA編程完成。
[0003]由于受到電路噪聲、硬件溫漂等因素的干擾，會導致信號中的基線抖動的比較厲害，且基線更容易受到輸入計數(shù)率(Input count rate,即輸入Is鐘內(nèi)脈沖個數(shù))的影響，以上種種因素都會導致基線的獲取比較困難，一次完整的測量使用一個固定值作為基線值是完全無法接受的，這會導致測量的結果有偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，其實時地捕捉基線的變化情況，從而達到穩(wěn)定測量的目的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，包括以下步驟:1)輸入待分析信號；2)對所述信號進行濾波，得到梯形濾波；以及3)對濾波后的信號的進行基線恢復，并基于恢復后的基線進行峰識別，其中，在所述基線恢復中實時地采集基線上的多個點值進行平均值處理，所述多個點為1024?16384個點。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，實時地捕捉基線的變化，從而能夠達到穩(wěn)定測量的目的。
[0008]優(yōu)選地，所述多個點值為梯形濾波的梯形形成前的多個點值。
[0009]進一步優(yōu)選地，所述多個點為4096?16384個點。
[0010]尤其優(yōu)選地，所述多個點為8192個點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實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)明的基線恢復方法在采集不同的點數(shù)進行平均值處理時的效果圖，其中:(a) 1024 個點；(b) 2048 個點；(c) 4096 個點；(d) 8192 點；(e) 16384 點；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的基線恢復方法分別在不同計數(shù)率和不同溫度條件下測得的Fe元素的峰通道圖，其中:(a)在不同計數(shù)率下的測試結果；(b)不同溫度條件下的測試結
果O【具體實施方式】
[0012]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0013]首先，簡單介紹根據(jù)本發(fā)明的X射線熒光光譜儀。需要說明的是，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，包括測試部I和數(shù)字多道脈沖幅度分析器2。
[0015]測試部I對試樣進行檢測并獲得光譜信號。
[0016]數(shù)字多道脈沖幅度分析器2對所述光譜信號進行分析處理并輸出經(jīng)處理后的光P曰。
[0017]其中，如圖2所示，數(shù)字多道脈沖幅度分析器2包括信號輸入部100，信號處理部200，以及輸出部300。
[0018]信號輸入部100用于輸入由X射線熒光光譜儀測量所得的光譜信號。
[0019]信號處理部200接受由信號輸入部100輸入的所述光譜信號并對所述光譜信號進行處理，得到經(jīng)處理后的光譜。
[0020]輸出部300接收來自信號處理部200的經(jīng)處理后的光譜并輸出。
[0021]其中，信號處理部200包括濾波處理部件210，基線恢復處理部件220，以及峰識別部件230。
[0022]濾波處理部件210對所述光譜信號進行濾波，以得到梯形濾波。
[0023]基線恢復處理部件220對所述光譜信號進行實時基線恢復處理。
[0024]峰識別部件230基于恢復后的基線進行峰識別以得到經(jīng)處理后的光譜。
[0025]其中，基線恢復處理部件220所采用的基線恢復方法參考后述的基線恢復處理方法。
[0026]接下來，描述根據(jù)上述X射線熒光光譜儀進行元素分析時的X射線熒光光譜分析法。
[0027]根據(jù)上述X射線熒光光譜儀進行元素分析時的X射線熒光光譜分析法包括以下步驟:
a)對試樣進行測試，得到未經(jīng)處理的光譜信號；以及
b)對所述光譜信號進行幅度分析，以得到經(jīng)過基線恢復處理后的光譜。
[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(也就是說，由信號輸入部輸入的由X射線熒光光譜儀測量所得的待處理光譜信號);
2)對所述信號進行濾波，得到梯形濾波；以及
3)對濾波后的信號的進行基線恢復，并基于恢復后的基線進行峰識別。
[0029]詳細而言，在進行基線恢復時所采用的所述基線恢復方法包括以下步驟:對經(jīng)梯形濾波后的信號進行基線恢復，在所述基線恢復中實時地采集基線上的多個點值進行平均值處理，所述多個點為1024?16384個點。
[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方法，取代固定值而實時地采集基線上的多個點值進行平均值處理，因此能夠實時地捕捉基線的變化，從而能夠達到穩(wěn)定測量的目的。
[0031]優(yōu)選地，所述多個點值為梯形濾波的梯形形成前的多個點值。
[0032]進一步優(yōu)選地，所述多個點為4096?16384個點。
[0033]尤其優(yōu)選地，所述多個點為8192個點。
[0034]下面，結合附圖3描述在采用不同數(shù)量的點值情況下的進行基線恢復的效果圖。
[0035]由于等腰梯形上下兩底相平行，因此，在進行梯形濾波的情況下，只需實時采集梯形成形前若干個點的值進行平均處理即可。當然，本發(fā)明并不限于此，例如，采用梯形成形后的若干個點值進行平均值處理來進行基線恢復也是同樣的。
[0036]采集不同個數(shù)的點，對基線恢復的處理效果的影響也略有不同。原則上，采集的點數(shù)越多，則基線恢復效果越明顯，處理后的基線越穩(wěn)定。但是，考慮到采集系統(tǒng)的開銷、實際成效等綜合因素，所以本發(fā)明分別設計了 1024、2048、4096、8192、16384個點作為代表進行實時基線恢復處理。
[0037]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的基線恢復方法在采集不同的點數(shù)進行平均值處理時的效果圖，其中:(a)1024個點；(b) 2048個點;(c)4096個點；(d)8192點；(e)16384點。
[0038]通過分析圖3中示出的分別采集1024、2048、4096、8192、16384個點作為平均值處理后的效果圖，可以得出如下結論:從1024個點到8192個點，點數(shù)越多，對系統(tǒng)基線最終的穩(wěn)定性越高；從8192個點到16384則差別可以忽略不計。因此，采用8192個點作為平均值處理，從系統(tǒng)成本，處理實效方面考慮是最優(yōu)選的。通過實時地采用多個點進行基線恢復處理，能夠勝任任何情況下的重復性、穩(wěn)定性的實驗需求。
[0039]下面，結合附圖4，說明不同計數(shù)率、不同溫度下應用了本發(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果。圖中，作為參照，同時給出了相同條件下基于現(xiàn)有的基線恢復方法的分析結果。
[0040]其中，圖4的(a)示出了采取短時間內(nèi)在不同的計數(shù)率下測試相同的元素(Fe)，圖4的(b)示出了采取相同的計數(shù)率下，不同溫度條件下測量Fe元素，分別用來考察電路的計數(shù)率、溫漂等相關因素對儀器重復性、穩(wěn)定性的影響，用以驗證在實施本發(fā)明的情況下儀器的重復性、穩(wěn)定性。
[0041]測試條件分別如下。
[0042]不同計數(shù)率下的測試條件，除了實時基線恢復系統(tǒng)和普通基線恢復系統(tǒng)，其余測試環(huán)境完全相同，然后通過設置不同的輸入計數(shù)率，每次測試完畢，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，再進行下一次測試。這樣測試的目的，即盡可能的保證儀器每次測試溫度都保證在一個很小的誤差內(nèi)，每次的輸入環(huán)境的變化僅僅是計數(shù)率，然后考察計數(shù)率對系統(tǒng)的影響。
[0043]而不同溫度下測試條件為，保證在相同輸入計數(shù)率的情況下，放入恒溫箱，通過設置不同的溫度，考察在不同的溫度環(huán)境下，實時基線恢復系統(tǒng)和普通基線恢復系統(tǒng)的差異。
[0044]從圖4的數(shù)據(jù)可以看出，采用了實時基線恢復方法的數(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)定性和重復性上都有很大的優(yōu)勢，能最大程度的抑制計數(shù)率、溫度等因素造成的影響。[0045]而利用了實時基線恢復方法的幅度分析方法，由于實時采集了多個點值對基線進行恢復，在此基礎上進行的幅度分析，其穩(wěn)定性更高，且重復性更好。
[0046]在本說明書的描述中，參考術語“ 一個實施例”、“ 一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0047]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，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這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)輸入待分析信號； 2)對所述信號進行濾波，得到梯形濾波；以及 3)對濾波后的信號的進行基線恢復，并基于恢復后的基線進行峰識別， 其中，在所述基線恢復中實時地采集基線上的多個點值進行平均值處理，所述多個點為1024?16384個點。
2.如權利要求1所述的數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，其特征在于，所述多個點值為梯形濾波的梯形形成前的多個點值。
3.如權利要求1所述的數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，其特征在于，所述多個點為4096?16384 個點。
4.如權利要求1所述的數(shù)字多道脈沖幅度分析方法，其特征在于，所述多個點為8192個點。
【文檔編號】G01N23/223GK103674987SQ201310711618
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】倪佩佩, 吳升海, 應剛, 劉召貴 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司