一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统。


背景技术：

2.光子计数器广泛应用于光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究领域；尤其在化学发光领域，需要较高的检测灵敏度和较宽的动态范围，而光子计数器作为极其灵敏的光学检测器件，在低端可以满足检测灵敏度要求的情况下，高端信号导致光子计数饱和，动态范围不能保证；在满足动态范围的情况下，低端信号值的灵敏度不能满足要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供了一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统，即在信号值检测的过程中，即可以满足检测灵敏度的要求，也可以满足宽动态范围的要求。
4.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
5.一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统，包括两路信号单元：
6.第一信号处理单元，将输入的pmt信号经信号放大单元后，再经信号整形单元，输出脉冲信号至微处理器计数单元；
7.第二信号处理单元，将输入的pmt信号经信号放大单元后，再经滤波放大单元，输出模拟信号至微处理器ad采集单元；
8.所述微处理器将采集到脉冲信号和ad信号后，在一定区域范围内进行线性拟合，得到更宽动态范围的信号值输出。
9.可选地，所述信号放大单元包括：u2、r13、r14、r15构成反向比例运算电路，放大倍数为r14/r13,把pmt的输出信号pmt_s进行放大。
10.可选地，所述信号整形单元包括，u3、r17、r19、r20构成信号整形电路,即把高于vref*(r19/r20)的电压输出，低于vref*(r19/r20)的电压滤除，使其输出标准的脉冲信号，给所述微处理器计数单元进行数据采集。
11.可选地，所述滤波放大单元包括，u4、r31、r32、r33构成滤波放大电路；对经所述信号放大单元放大的信号进行滤波放大处理，其中，c10和r32构成rc滤波电路，r32/r31为电路的放大倍数，使其可以输出稳定的模拟信号，给所述微处理器ad单元进行数据采集。
12.本实用新型的技术方案，具有如下优点：
13.本实施例提供了一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统，包括两路信号处理单元，以及对两路信号进行处理的微处理器单元。一路信号处理单元是将pmt放大后的信号经过信号整形后输出脉冲信号给微处理器计数单元。另一路信号处理单元是将pmt放大后的信号经滤波放大后给微处理器ad采集单元。微处理器采集到脉冲信号和ad信号后，在一定的区域范围内进行线性拟合，得到更宽动态范围的信号值输出。信号整形电路，主要把pmt放大后的脉冲信号整形，且设置有相应阈值，高于阈值线的整形为脉冲信号，低于阈值
线的作为背景进行扣除。滤波放大电路主要把pmt放大后的信号进行滤波放大，使其输出稳定的模拟信号。微处理器单元具有计数和ad采集功能，可以采集整形电路输出的脉冲信号，也可以采集滤波放大电路输出的模拟信号，且可以在一定区域内把脉冲信号和模拟信号进行拟合，输出更宽动态的范围的信号。本实用新型可以应用于光子计数、化学发光等领域，主要应用于医疗器械领域。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型扩充光子计数器动态范围的系统框图；
16.图2是本实用新型扩充光子计数器动态范围的电路图；
17.图3是本实用新型扩充光子计数器动态范围校正前的数据；
18.图4是本实用新型扩充光子计数器动态范围校正后的数据。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
22.实施例1
23.本实施例的一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统，参见图1所示，系统包括两路信号处理单元，以及对两路信号进行处理的微处理器单元。
24.具体地，一路信号处理单元是将pmt信号经信号放大单元1放大后的信号经过信号整形单元2后输出脉冲信号给微处理器4计数单元41；另一路信号处理单元是将pmt信号经信号放大单元1放大后的信号经过滤波放大单元3给微处理器4的ad采集单元42。微处理器4采集到脉冲信号和ad信号后，在一定的区域范围内进行线性拟合，得到更宽动态范围的信号值输出。
25.信号整形单元2，主要把pmt放大后的脉冲信号进行整形，并设有相应阈值，高于阈值线的整形为脉冲信号，低于阈值线的作为背景进行扣除。
26.滤波放大单元3主要把pmt放大后的信号进行滤波放大，使其输出稳定的模拟信号。
27.微处理器4单元具有计数和ad采集功能，可以采集整形电路输出的脉冲信号，也可以采集滤波放大电路输出的模拟信号，且可以在一定区域内把脉冲信号和模拟信号进行拟合，输出更宽动态的范围的信号。
28.本实用新型以一种扩充光子计数器动态范围的信号处理系统的一个实施实例为例，参见图2所示，其中u2、r13、r14、r15构成反向比例运算电路，放大倍数为r14/r13,把pmt的输出信号pmt_s进行放大；u3、r17、r19、r20构成信号整形电路,即把高于vref*(r19/r20)的电压输出，低于vref*(r19/r20)的电压滤除，使其输出标准的脉冲信号，给mcu的计数单元进行数据采集；u4、r31、r32、r33构成滤波放大电路；对经放大电路放大的信号进行滤波放大处理，其中，c10和r32构成rc滤波电路，r32/r31为电路的放大倍数，使其可以输出稳定的模拟信号，给mcu的ad单元进行数据采集。
29.在不同的光强下，mcu采集的脉冲信号和ad信号如图3所示，由图3可以看出，随着光强逐渐增强，mcu采集的脉冲信号趋于饱和，但ad信号逐步增加，我们把在脉冲信号值和ad信号值均为线性区域的区间进行数据拟合，使其输出如图4所示的信号值曲线，即满足了低端灵敏度的要求，又满足了高端动态范围的要求。
30.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。