本实用新型涉及伽马能谱技术领域，具体涉及一种能谱稳谱电路及电子设备。
背景技术：
在航空伽玛能谱测量中,对伽玛射线的采集和接收主要还是采用碘化钠晶体和光电倍增管探测器电路结构，在测量工作中碘化钠晶体和光电倍增管的工作特性受环境温度变化的影响比较大，具有一定能量的伽玛射线产生的信号脉冲幅度会随着环境温度变化的而发生一些波动，在伽玛射线能谱计数测量中，会产生伽玛射线记录道数的漂移，影响到伽玛能谱测量的准确性；因此在放射性伽玛能谱测量工作中，对伽玛射线产生的信号脉冲，消除环境温度的影响变化，稳定各测量记录道的能谱脉冲计对数据的采集精度有着非常重要的意义。在航空伽玛能谱测量仪器中，常用的稳谱方式主要有探测器恒温方式和能谱探测器无源自动稳谱测量方式，无源自动稳谱技术利用天然放射性元素发出的伽玛射线，产生能谱测量的信号脉冲特征峰位的记录，根据测量中特征峰位的记录偏差调整影响能谱信号脉冲幅度的光电倍增管工作高压或信号放大电路的增益，达到稳定能谱测量谱线的目的；但是调整光电倍增管高压稳谱方式和控制信号放大电路增益的稳谱方式、会引起能谱测量线性斜率的变化，即利用某一放射性元素特征峰进行稳谱操作时，会引起其它放射性元素测量的特征峰位记录产生部分偏移变化。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种能谱稳谱电路及电子设备，同时通过高压调整和信号脉冲幅度调整两种方式进行稳谱，提高了可靠性。
第一方面，一种能谱稳谱电路，包括电源模块、主控模块、高压调整模块和信号脉冲幅度调整模块，所述主控模块、高压调整模块及信号脉冲幅度调整模块的供电输入端与电源模块的输出端连接；主控模块分别与高压调整模块、信号脉冲幅度调整模块电性连接，所述高压调整模块的输出端与光电倍增管的电压端连接。
本实用新型提供的一种信号脉冲幅度调整电路，包括幅度增加单元、信号幅度减小单元，对接收到的全部能谱信号脉冲增加或减去一个电压数值来改变信号脉冲的幅度，实时地校正谱漂的影响，实现稳谱的目的。本实用新型还设有高压调整模块，可调整光电倍增管探测器的工作点高压，进而提高能谱测量的精度。
优选地，所述信号脉冲幅度调整模块包括第一放大模块、信号比较模块、幅度调整模块和选择开关模块；所述第一放大模块的输出端分别与信号比较模块的输入端、幅度调整模块的输入端连接，幅度调整模块的控制端与主控模块的输出端连接；选择开关模块的输入端分别与信号比较模块的输出端、幅度调整模块的输出端连接；选择开关模块的输出端与主控模块的输入端连接；
所述幅度调整模块包括信号幅度增加单元、信号幅度减小单元、第一电阻和第二电阻；信号幅度增加单元的输入端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第一放大模块的输出端连接；第一电阻的第二端还与信号幅度减小单元的输入端连接；信号幅度增加单元的控制端、信号幅度减小单元的控制端分别与主控模块的输出端连接，信号幅度增加单元的输出端、信号幅度减小单元的输出端分别与选择开关模块的输入端连接。
优选地，所述信号幅度增加单元包括第一电子开关，第一电子开关的控制端与主控模块的输出端连接，第一电子开关的输入端与第一电阻的第一端连接；第一电子开关的第一输出端接地，第一电子开关的第二输出端与选择开关模块的第一输入端连接。
优选地，所述信号幅度减小单元包括第二电子开关、第一放大器、第三电阻和第四电阻，第一放大器的正相输入端与第一电阻的第二端连接，第一放大器的反相输入端与第三电阻的第一端连接，第一放大器的输出端与第三电阻的第二端连接；
第一放大器的反相输入端还与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与第二电子开关的输入端连接；第二电子开关的控制端与主控模块的输出端连接；第二电子开关的第一输出端接地，第二电子开关的第二输出端与选择开关模块的第二输入端连接。
优选地，所述信号比较模块包括第二放大器、比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容和第一滑动变阻器，第二放大器的正相输入端与第一放大模块的输出端连接，第二放大器的反相输入端分别与第五电阻的第一端、第六电阻的第一端连接，第五电阻的第二端与第二放大器的输出端连接，第六电阻的第二端接地；
第七电阻和第一电容并联后的第一端与第二放大器的输出端连接，第七电阻与第一电容并联后的第二端与第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端接地；第八电阻的第一端还与比较器的第一输入端连接；第七电阻和第一电容并联后的第一端还与第九电阻的第一端连接，第九电阻的第二端与比较器的第二输入端连接；第九电阻的第二端还分别与第二电容的第一端、第一滑动变阻器的第一固定端连接，第二电容的第二端、第一滑动变阻器的第二固定端及第一滑动变阻器的滑动端接地；比较器的输出端与选择开关模块的控制端连接。
优选地，所述选择开关模块包括第三电子开关，第三电子开关的控制端与信号比较模块的输出端连接，第三电子开关的第一输入端与信号幅度增加单元的输出端连接，第三电子开关的第二输入端与信号幅度减小单元的输出端连接；第三电子开关的第一输出端和第三输出端接地；第三电子开关的第二输出端和第四输出端相互连接后与主控模块的输入端连接。
优选地，所述高压调整模块包括高压模块和调整模块；所述调整模块包括自动调整模块、手动调整模块和切换开关；所述切换开关的输入端分别与自动调整模块的输出端、手动调整模块的输出端连接；切换开关的输出端与高压模块的调整端连接；所述自动调整模块包括信号输入模块、基准电压模块和第二放大模块；所述第二放大模块的输入端分别与基准电压模块的输出端、信号输入模块的输出端连接；第二放大模块的输出端与切换开关的输入端连接；信号输入模块的输入端与主控模块的输出端连接，所述高压模块的输出端与光电倍增管的电压端连接。
优选地，所述第二放大模块包括第三放大器、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；所述第三放大器的反相输入端与第十电阻的第一端连接，第十电阻的第二端与第三放大器的输出端连接；第三放大器的反相输入端还与第十一电阻的第一端连接，第十一电阻的第二端接地；第三放大器的正相输入端分别与第十二电阻的第一端、第十三电阻的第一端连接，第十二电阻的第二端与信号输入模块的输出端连接，第十三电阻的第二端与基准电压模块的输出端连接；第三放大器的输出端还与第十四电阻的第一端连接，第十四电阻的第二端与切换开关的第一输入端连接。
优选地，所述手动调整模块包括第二滑动变阻器，第二滑动变阻器的第一固定端与高压模块的参考端连接，第二滑动变阻器的第二固定端接地，第二滑动变阻器的滑动端与切换开关的第二输入端连接。
第二方面，一种电子设备，包括第一方面所述的一种能谱稳谱电路。
附图说明
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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例信号脉冲幅度调整模块的电路图；
图3为本实用新型实施例高压调整模块的电路图；
图4为本实用新型实施例主控模块的电路图；
图5为本实用新型实施例电源模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
本实用新型实施例提供了一种能谱稳谱电路，如图1所示，包括电源模块、主控模块、高压调整模块和信号脉冲幅度调整模块，主控模块、高压调整模块及信号脉冲幅度调整模块的供电输入端与电源模块的输出端连接，主控模块分别与高压调整模块、信号脉冲幅度调整模块电性连接，高压调整模块的输出端与光电倍增管的电压端连接。
图2为本实用新型实施例信号脉冲幅度调整模块的电路图，信号脉冲幅度调整模块包括第一放大模块、信号比较模块、幅度调整模块和选择开关模块。第一放大模块的输出端分别与信号比较模块的输入端、幅度调整模块的输入端连接，幅度调整模块的控制端与主控模块的输出端连接。选择开关模块的输入端分别与信号比较模块的输出端、幅度调整模块的输出端连接，选择开关模块的输出端与主控模块的输入端连接。幅度调整模块包括信号幅度增加单元、信号幅度减小单元、电阻r17和电阻r19，信号幅度增加单元的输入端与电阻r17的第一端连接，电阻r17的第二端与电阻r19的第一端连接，电阻r19的第二端与第一放大模块的输出端连接。电阻r17的第二端还与信号幅度减小单元的输入端连接，信号幅度增加单元的控制端、信号幅度减小单元的控制端分别与主控模块的输出端连接，信号幅度增加单元的输出端、信号幅度减小单元的输出端分别与选择开关模块的输入端连接。
第一放大模块的正相输入端接收能谱信号脉冲，第一放大模块对能谱信号脉冲进行放大后，分别输入至信号比较模块和幅度调整模块。信号比较模块输出控制信号至选择开关模块，当控制信号为低电平时，能谱信号脉冲接地；当控制信号为高电平时，选择开关模块输出幅度调整后的能谱信号脉冲至主控模块。本实施例中，主控模块通过串口接收调整指令，通过信号幅度增加单元或信号幅度减小单元对应地增加或减小能谱信号脉冲的幅度。
本实施例中，信号幅度增加单元包括电子开关u3，电子开关u3采用sgm3001型号的芯片，电子开关u3的输入端通过串联的电阻r17和电阻r19后，与第一放大模块的输出端连接，电子开关u3的控制端即引脚1与主控芯片的pd0脚连接，电子开关u3的引脚1接收到低电平时，引脚5与引脚4接通，能谱信号脉冲接地；电子开关u3的引脚1接收到高电平时，引脚5与引脚6连接，能谱信号脉冲输出至选择开关模块的第一输入端。
信号幅度减小单元包括电子开关u10、放大器u6、电阻r24和电阻r26，电子开关u10采用sgm3001型号的芯片。放大器u6的正相输入端通过电阻r19与第一放大模块的输出端连接，放大器u6的反相输入端和输出端之间并联有电阻r24。放大器u6的反相输入端通过电阻r26与电子开关u10的输入端连接，电子开关u10的控制端即引脚1与主控芯片的pd1脚连接，电子开关u10的引脚1接收到低电平时，引脚5与引脚4接通，能谱信号脉冲接地；电子开关u10的引脚1接收到高电平时，引脚5与引脚6连接，能谱信号脉冲输出至选择开关模块的第二输入端。
本实施例中，信号比较模块包括放大器u2、比较器u1、电阻r7、电阻r12、电阻r3、电阻r5、电阻r10、电容c2、电容c3和滑动变阻器r6；放大器u2的正相输入端与第一放大模块的输出端连接，放大器u2的反相输入端分别与电阻r7的第一端、电阻r12的第一端连接，电阻r7的第二端与放大器u2的输出端连接，电阻r12的第二端接地；电阻r3和电容c2并联后的第一端与放大器u2的输出端连接，电阻r3与电容c2并联后的第二端与电阻r5的第一端连接，电阻r5的第二端接地；电阻r5的第一端还与比较器u1的第一输入端连接。电阻r3和电容c2并联后的第一端还与电阻r10的第一端连接，电阻r10的第二端与比较器u1的第二输入端连接。电阻r10的第二端还分别与电容c3的第一端、滑动变阻器r6的第一固定端连接，电容c3的第二端、滑动变阻器r6的第二固定端及滑动变阻器r6的滑动端接地，比较器u1的输出端与选择开关模块的控制端连接。比较器选用型号为max913的比较器芯片，信号比较模块产生一个与接收到的能谱信号脉冲同步的方波信号，作为选择开关模块的开关控制信号，保证只有在信号脉冲到来时，幅度调整模块才起调节作用。
本实施例中，选择开关模块包括电子开关u4，电子开关u4采用sgm7222型号的芯片，电子开关u4的控制端即引脚1与信号比较模块的输出端连接。电子开关u4的引脚4与信号幅度增加单元的输出端连接，电子开关u4的引脚6与信号幅度减小单元的输出端连接，电子开关u4的引脚9、引脚2和引脚8接地，电子开关u4的引脚3与引脚7相互连接后与主控模块的pa4引脚连接。当电子开关u4的引脚1接收到低电平时，电子开关u4的引脚4与引脚2连接，引脚6与引脚8连接，即u4的引脚4和引脚6接地；当电子开关u4的引脚1接收到高电平时，电子开关u4的引脚4与引脚3连接，引脚6与引脚7连接，经过调整后的信号输入至主控模块的pa4引脚。
第一放大模块包括放大器u7、电阻r22和电容c9，放大器u7的正相输入端为能谱信号脉冲的输入端，电阻r22和电容c9并联后的第一端与第三放大器的反相输入端连接，电阻r22和电容c9并联后的第二端与放大器u7的输出端连接，放大器u7的输出端分别与信号比较模块的输入端、幅度调整模块的输入端连接。
图3为本实用新型实施例高压调整模块的电路图，高压调整模块包括高压模块和调整模块，调整模块包括自动调整模块、手动调整模块和切换开关。切换开关的输入端分别与自动调整模块的输出端、手动调整模块的输出端连接，切换开关的输出端与高压模块的调整端连接。自动调整模块包括信号输入模块、基准电压模块和第二放大模块，第二放大模块的输入端分别与基准电压模块的输出端、信号输入模块的输出端连接，第二放大模块的输出端与切换开关的输入端连接，信号输入模块的输入端与主控模块的输出端连接。
第二放大模块包括放大器u11、电容c11、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30和电阻r31。放大器u11的反相输入端与电阻r27的第一端连接，电阻r27的第二端与放大器u11的输出端连接。放大器u11的反相输入端还与电阻r28的第一端连接，电阻r28的第二端接地；放大器u11的正相输入端分别与电阻r29的第一端、电阻r30的第一端连接，电阻r29的第二端与信号输入模块的输出端连接，电阻r30的第二端与基准电压模块的输出端连接；放大器u11的输出端还与电阻r31的第一端连接，电阻r31的第二端与切换开关的第一输入端连接。放大器u11的电源端接 5v电源， 5v电源和地之间串联有电容c11。信号输入模块包括插针j2，j2的1脚接主控模块的输出信号，j2的2脚接地。
本实施例中，手动调整模块包括滑动变阻器r32，滑动变阻器r32的第一固定端与高压模块的参考端连接，滑动变阻器r32的第二固定端接地，滑动变阻器r32的滑动端与切换开关的第二输入端连接。
本实施例中，高压模块u13的输入端接 12v电源，高压模块u13的型号为hg-p152-1m66，高压模块输出电压范围为650-1400v。
切换开关包括第一输入端、第二输入端和输出端，当第一输入端和输出端相互连接、第二输入端与输出端断开时，本实施例为自动调整模式；当第二输入端和输出端相互连接、第一输入端与输出端断开时，本实施例为手动调整模式，其中，第一输入端、第二输入端与输出端的连接方式为接线帽连接。自动调整模式情况下，信号输入模块输入电压为0-2.5v，由信号输入模块即j2插口送入高压调整模块，与max6062输出的基准电压叠加，控制高压模块的调整端的电压输入，电路中放大电路芯片采用ad8065，ad8065输出调整电压为2-4.5v，对应高压模块输出电压为650v-1400v。手动调整模式情况下，通过调节滑动变阻器的滑片，控制高压模块的调整端的电压输入，高压模块的输出电压发生对应的调整。
图4为本实用新型实施例主控模块的电路图，主控模块包括stm32f407型号的主控芯片，主控模块还包括串口通信模块，串口通信模块包括型号为max3232的芯片，主控芯片分别与串口通信模块、高压调整模块及信号脉冲幅度调整模块电性连接。
图5为本实用新型实施例电源模块的电路图，电源模块为主控模块、高压调整模块和信号脉冲幅度调整模块进行供电。
基于同样的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括以上所述的一种能谱稳谱电路。
本实用新型实施例提供的一种信号脉冲幅度调整电路，包括幅度增加单元、信号幅度减小单元，对接收到的全部能谱信号脉冲增加或减去一个电压数值来改变信号脉冲的幅度，实时地校正谱漂的影响，实现稳谱的目的。本实用新型还设有高压调整模块，可调整光电倍增管探测器的工作点高压，进而提高能谱测量的精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
1.一种能谱稳谱电路，其特征在于：包括电源模块、主控模块、高压调整模块和信号脉冲幅度调整模块，所述主控模块、高压调整模块及信号脉冲幅度调整模块的供电输入端与电源模块的输出端连接；主控模块分别与高压调整模块、信号脉冲幅度调整模块电性连接，所述高压调整模块的输出端与光电倍增管的电压端连接。
2.根据权利要求1所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述信号脉冲幅度调整模块包括第一放大模块、信号比较模块、幅度调整模块和选择开关模块；所述第一放大模块的输出端分别与信号比较模块的输入端、幅度调整模块的输入端连接，幅度调整模块的控制端与主控模块的输出端连接；选择开关模块的输入端分别与信号比较模块的输出端、幅度调整模块的输出端连接；选择开关模块的输出端与主控模块的输入端连接；
所述幅度调整模块包括信号幅度增加单元、信号幅度减小单元、第一电阻和第二电阻；信号幅度增加单元的输入端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第一放大模块的输出端连接；第一电阻的第二端还与信号幅度减小单元的输入端连接；信号幅度增加单元的控制端、信号幅度减小单元的控制端分别与主控模块的输出端连接，信号幅度增加单元的输出端、信号幅度减小单元的输出端分别与选择开关模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述信号幅度增加单元包括第一电子开关，第一电子开关的控制端与主控模块的输出端连接，第一电子开关的输入端与第一电阻的第一端连接；第一电子开关的第一输出端接地，第一电子开关的第二输出端与选择开关模块的第一输入端连接。
4.根据权利要求3所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述信号幅度减小单元包括第二电子开关、第一放大器、第三电阻和第四电阻，第一放大器的正相输入端与第一电阻的第二端连接，第一放大器的反相输入端与第三电阻的第一端连接，第一放大器的输出端与第三电阻的第二端连接；
第一放大器的反相输入端还与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与第二电子开关的输入端连接；第二电子开关的控制端与主控模块的输出端连接；第二电子开关的第一输出端接地，第二电子开关的第二输出端与选择开关模块的第二输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述信号比较模块包括第二放大器、比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容和第一滑动变阻器，第二放大器的正相输入端与第一放大模块的输出端连接，第二放大器的反相输入端分别与第五电阻的第一端、第六电阻的第一端连接，第五电阻的第二端与第二放大器的输出端连接，第六电阻的第二端接地；
第七电阻和第一电容并联后的第一端与第二放大器的输出端连接，第七电阻和第一电容并联后的第二端与第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端接地；第八电阻的第一端还与比较器的第一输入端连接；第七电阻和第一电容并联后的第一端还与第九电阻的第一端连接，第九电阻的第二端与比较器的第二输入端连接；第九电阻的第二端还分别与第二电容的第一端、第一滑动变阻器的第一固定端连接，第二电容的第二端、第一滑动变阻器的第二固定端及第一滑动变阻器的滑动端接地；比较器的输出端与选择开关模块的控制端连接。
6.根据权利要求5所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述选择开关模块包括第三电子开关，第三电子开关的控制端与信号比较模块的输出端连接，第三电子开关的第一输入端与信号幅度增加单元的输出端连接，第三电子开关的第二输入端与信号幅度减小单元的输出端连接；第三电子开关的第一输出端和第三输出端接地；第三电子开关的第二输出端和第四输出端相互连接后与主控模块的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述高压调整模块包括高压模块和调整模块；所述调整模块包括自动调整模块、手动调整模块和切换开关；所述切换开关的输入端分别与自动调整模块的输出端、手动调整模块的输出端连接；切换开关的输出端与高压模块的调整端连接；所述自动调整模块包括信号输入模块、基准电压模块和第二放大模块；所述第二放大模块的输入端分别与基准电压模块的输出端、信号输入模块的输出端连接；第二放大模块的输出端与切换开关的输入端连接；信号输入模块的输入端与主控模块的输出端连接，所述高压模块的输出端与光电倍增管的电压端连接。
8.根据权利要求7所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述第二放大模块包括第三放大器、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；所述第三放大器的反相输入端与第十电阻的第一端连接，第十电阻的第二端与第三放大器的输出端连接；第三放大器的反相输入端还与第十一电阻的第一端连接，第十一电阻的第二端接地；第三放大器的正相输入端分别与第十二电阻的第一端、第十三电阻的第一端连接，第十二电阻的第二端与信号输入模块的输出端连接，第十三电阻的第二端与基准电压模块的输出端连接；第三放大器的输出端还与第十四电阻的第一端连接，第十四电阻的第二端与切换开关的第一输入端连接。
9.根据权利要求8所述的一种能谱稳谱电路，其特征在于：所述手动调整模块包括第二滑动变阻器，第二滑动变阻器的第一固定端与高压模块的参考端连接，第二滑动变阻器的第二固定端接地，第二滑动变阻器的滑动端与切换开关的第二输入端连接。
10.一种电子设备，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的一种能谱稳谱电路。
技术总结