闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法及装置 |
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| 申请号 | CN201310572921.0 | 申请日 | 2013-11-14 | 公开(公告)号 | CN104639123B | 公开(公告)日 | 2017-08-25 |
| 申请人 | 苏州瑞派宁科技有限公司; | 发明人 | 奚道明; 刘苇; 谢庆国; | ||||
| 摘要 | 一种闪烁脉冲越过 阈值 的时间点获取方法，其步骤为：将脉冲与阈值的关系转换为高低电平 信号 ；将输出的电平信号进行分段，对于脉冲信号越过并高于所设阈值阶段和脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，该两个阶段分别包括若干次跳变产生的若干个时间点，脉冲越过阈值的时间点记录为任意一个跳变时间点或者任意两个或两个以上跳变时间点的加权值。本 发明 利用获得的若干次跳变沿的时间，通过选择一个跳变时间点或者对任意两个或两个以上跳变时间点进行加权获得更为准确的脉冲实际越过阈值的时间点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法，其特征在于：步骤如下： |
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| 说明书全文 | 闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法及装置技术领域背景技术[0002] 在正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography，以下简称PET）以及辐射探测与测量领域中，闪烁体探测器常用于高能粒子的检测。其基本工作原理为：利用闪烁晶体将高能粒子转换成可见光，再利用光电探测器转换为电脉冲信号，典型的电信号如图1所示。通过对该电脉冲的进一步处理可以获得高能粒子的能量、时间等信息。 [0003] 获取电脉冲越过阈值的时间信息在本领域中应用广泛。传统方法中高能粒子的时间信息多是通过检测电脉冲越过预先设置阈值的时间点来获取的。同时，现有技术中有通过获得电脉冲越过多个过阈值点的时间信息来实现电脉冲数字化的多阈值采样装置，以面对传统模拟数字转换器（Analog to Digital Converter，以下简称ADC）在对该类电脉冲数字化时采样率不足及功耗过高的问题。 [0004] 目前电脉冲过阈值时间点的检测多由比较器和时间数字转换器组合实现的。其中比较器用于比较电脉冲与阈值之间的相对大小，并输出相应的高低电平信号。理想情况下，脉冲越过阈值的时间即为比较器输出信号中高低电平的跳变点，利用时间数字转换器捕获该跳变点的时间即可。实际情况下，由于脉冲中含有噪声，在脉冲越过阈值点的时间段内比较器往往会输出多个高低电平的跳变。如图2所示，在闪烁脉冲的下降沿部分，当闪烁脉冲越过所设定的阈值时，受噪声的影响比较器的输出将会在B到C的时间段内发生多次跳变，其中B为第一次跳变的时间点，C为最后一次跳变的时间点。显然准确的闪烁脉冲越过阈值的时间点应介于B和C之间。传统上，将会采用捕获第一次电平跳变的时间点作为脉冲越过阈值的时刻即为图中Ｂ的时间点。这种方法虽然在电路实现上较为简单，但所获得的时间点，不够准确。 [0005] 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法，用于解决因噪声带来的时间点无法准确获取的问题，从而提供更为准确的电脉冲过阈值点的时间信息。 发明内容[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法及装置，用于解决因噪声带来的时间点无法准确获取的问题。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0008] 一种闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法，其特征在于：步骤如下： [0009] （1）根据所设置的阈值，通过一比较器将闪烁脉冲与阈值的关系转换为电平信号，当闪烁脉冲幅度高于阈值时输出高电平，当闪烁脉冲幅度低于阈值时输出低电平； [0010] （2）对输出的高低电平信号进行分段，对于一个正向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生，对于一个负向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生； [0011] （3）当闪烁脉冲信号为正向或负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号低于所设阈值阶段和闪烁脉冲信号高于所设阈值阶段，比较器输出均保持恒定的高电平或低电平，对闪烁脉冲越过阈值的时间点不进行记录，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，该阶段包括由于N次跳变产生的N个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段N个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，该阶段包括由于M次跳变产生的M个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段M个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值；当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并于低所设阈值阶段，该阶段包括由于P次跳变产生的P个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段P个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，该阶段包括由于S次跳变产生的S个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中S个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值。 [0012] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法中，所述步骤（2）中当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，五个阶段电平信号的特点分别为，闪烁脉冲信号低于所设阈值：持续低电平信号；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：信号由低电平跳转到高电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为高电平；闪烁脉冲信号高于所设阈值：持续高电平信号；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：信号由高电平跳转到低电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为低电平；闪烁脉冲信号低于所设阈值：持续低电平信号；当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，五个阶段电平信号的特点分别为，闪烁脉冲信号高于所设阈值：持续高电平信号；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：信号由高电平跳转到低电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为低电平；闪烁脉冲信号低于所设阈值：持续低电平信号；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：信号由低电平跳转到高电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为高电平；闪烁脉冲信号高于所设阈值：持续高电平信号。 [0013] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法中，所述步骤（3）中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中N个时间点的中值点和/或至少一组低电平跳转到高电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中M个时间点的中值点和/或至少一组高电平跳转到低电平的时间点的加权值，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段P个时间点的中值点和/或至少一组高电平跳转到低电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中S个时间点的中值点和/或至少一组低电平跳转到高电平的时间点的加权值，其中，第一次低电平跳转到高电平的时间点和倒数第一次低电平跳转到高电平的时间点、第二次低电平跳转到高电平的时间点和倒数第二次低电平跳转到高电平的时间点及以此类推得到的两个时间点称为一组，第一次高电平跳转到低电平的时间点和倒数第一次高电平跳转到低电平的时间点、第二次高电平跳转到低电平的时间点和倒数第二次高电平跳转到低电平的时间点及以此类推得到的两个时间点称为一组。 [0014] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法中，所述步骤（3）中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次低电平跳转到高电平的时间和倒数第一次低电平跳转到高电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次高电平跳转到低电平的时间和倒数第一次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次高电平跳转到低电平的时间和倒数第一次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次低电平跳转到高电平的时间和倒数第一次低电平跳转到高电平的时间点的加权值。 [0015] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法中，所述步骤（3）中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次低电平跳转到高电平的时间和倒数第二次低电平跳转到高电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次高电平跳转到低电平的时间和倒数第二次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次高电平跳转到低电平的时间和倒数第二次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次低电平跳转到高电平的时间和倒数第二次低电平跳转到高电平的时间点的加权值。 [0016] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法中，所述步骤（3）中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对N个时间点进行加权获得，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对M个时间点进行加权获得，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对P个时间点进行加权获得，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对S个时间点进行加权获得。 [0017] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法中，所述步骤（3）中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的N个时间点的中值点，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的M个时间点的中值点，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的P个时间点的中值点，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的S个时间点的中值点。 [0018] 一种闪烁脉冲越过阈值的时间点获取装置，其包括： [0019] 比较单元，用以根据闪烁脉冲信号幅度与所设阈值之间的关系输出电平信号，当闪烁脉冲幅度高于阈值时输出高电平，当闪烁脉冲幅度低于阈值时输出低电平； [0020] 延迟链，所述延迟链由若干延迟单元级连而成，所述延迟单元用以接受和输出高低电平信号； [0021] 闪烁脉冲状态时间码记录单元，所述闪烁脉冲状态时间码记录单元包括等频率的方波信号、计数器及数据缓存单元，其中，所述计数器用以记录方波上升沿的到达次数，所述数据缓存单元用以记录方波信号上升沿时刻下延迟链中各个延迟单元的输出信号，延迟链的输出信号及其所对应的方波上升沿的到达次数合并成一个时间码； [0022] 时间码分类单元，用以根据所记录的延迟链输出信号的特点，对延迟链的输出信号进行分类； [0023] 相对时间解释单元，用以解释跳变信号相对随后方波上升沿的时间间隔； [0024] 时间计算与传输单元，依据时间解释单元所获得的时间信息计算出跳变发生时候每次翻转的时间信息，通过选择一个时间点或者对任意两个或两个以上时间点进行加权得到准确的闪烁脉冲越过阈值的时间点，并传输到下一单元。 [0025] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取装置中，所述延迟链中各个延迟单元输出当前所接受到的信号状态的相反值，经过dt时间后将上一时刻的状态传输到下一个级连的延迟单元，同时自身接受上一个级连的延迟单元传输到的信号并输出该状态的相反值。 [0026] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取装置中，所述闪烁脉冲状态时间码记录单元中等频率的方波信号的频率范围为20GHz到10MHz。 [0027] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取装置中，所述时间码分类单元中延迟链的输出信号分为五类，对于一个正向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生，对于一个负向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，每类的特点为，闪烁脉冲信号低于所设阈值：全部为连续的‘1’；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘0’之后变换为‘1’并跟随多次‘0’、‘1’变换后为多个连续的‘1’；闪烁脉冲信号高于所设阈值：全部为连续的‘0’；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘1’之后变换为‘0’并跟随多次‘1’、‘0’变换后为多个连续的‘0’；闪烁脉冲信号低于所设阈值：全部为连续的‘1’；当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，每类的特点为，闪烁脉冲信号高于所设阈值：全部为连续的‘0’；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘1’之后变换为‘0’并跟随多次‘1’、‘0’变换后为多个连续的‘0’；闪烁脉冲信号低于所设阈值：全部为连续的‘1’；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘0’之后变换为‘1’并跟随多次‘0’、‘1’变换后为多个连续的‘1’；闪烁脉冲信号高于所设阈值：全部为连续的‘0’。 [0028] 优选的，在上述闪烁脉冲越过阈值的时间点获取装置中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，所述相对时间解释单元中，在闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值状态下，从低位到高位统计第一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征第一次低电平跳转到高电平的时间，从低位到高位统计最后一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征最后一次低电平跳转到高电平的时间；在闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值状态下，从低位到高位统计最后一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征第一次高电平跳转到低电平的时间，从低位到高位统计第一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征最后一次高电平跳转到低电平的时间；当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，所述相对时间解释单元中，在闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值状态下，从低位到高位统计第一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征第一次高电平跳转到低电平的时间，从低位到高位统计最后一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征最后一次高电平跳转到低电平的时间；在闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值状态下，从低位到高位统计最后一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征第一次低电平跳转到高电平的时间，从低位到高位统计第一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征最后一次低电平跳转到高电平的时间。 [0029] 从上述技术方案可以看出，本发明的闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法及装置利用获得的多个跳变沿的时间通过选择一个跳变时间点或者对任意两个或两个以上跳变时间点进行加权获得更为准确的脉冲实际越过阈值的时间点，特别是通过获取闪烁脉冲越过阈值阶段中的第一次跳变和最后一次跳变的时间，通过对两次时间的加权处理，更准确的获得闪烁脉实际越过阈值的时间点，本发明还通过分析延迟链的输出寻找‘0-1’或‘1-0’跳变的位置以及相互之间的关系实现第一次跳变、最后一次跳变乃至中间所有次跳变的时间获取。附图说明 [0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。 [0031] 图1为现有技术中一种典型的闪烁脉冲波形的示意图； [0032] 图2为现有技术中另一种闪烁脉冲波形的示意图； [0033] 图3为图2中闪烁脉冲经过比较器时所形成的逻辑输出信号以及对应的延迟链输出信号由低有效位（LSB）到高有效位（MSB）的状态示意图； [0034] 图4为采用本发明闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法获取的四个不同阈值下的时间采样点的示意图。 具体实施方式[0035] 本发明公开了一种闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法及装置，用于解决因噪声带来的时间点无法准确获取的问题。 [0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0037] 由于闪烁脉冲信号可以为正向的脉冲信号，也可以为负向的脉冲信号，因此本发明对正负向脉冲均进行描述。 [0038] 本发明公开的闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法，其步骤如下： [0039] （1）根据所设置的阈值，通过一比较器将闪烁脉冲与阈值的关系转换为电平信号，当闪烁脉冲幅度高于阈值时输出高电平，当闪烁脉冲幅度低于阈值时输出低电平。 [0040] （2）对输出的高低电平信号进行分段，对于一个正向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生，对于一个负向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生。 [0041] 其中，当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，五个阶段电平信号的特点分别为，闪烁脉冲信号低于所设阈值：持续低电平信号；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：信号由低电平跳转到高电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为高电平；闪烁脉冲信号高于所设阈值：持续高电平信号；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：信号由高电平跳转到低电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为低电平；闪烁脉冲信号低于所设阈值：持续低电平信号。 [0042] 其中，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，五个阶段电平信号的特点分别为，闪烁脉冲信号高于所设阈值：持续高电平信号；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：信号由高电平跳转到低电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为低电平；闪烁脉冲信号低于所设阈值：持续低电平信号；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：信号由低电平跳转到高电平，并跟随多次高低电平的翻转最终变为高电平；闪烁脉冲信号高于所设阈值：持续高电平信号。 [0043] （3）当闪烁脉冲信号为正向或负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号低于所设阈值阶段和闪烁脉冲信号高于所设阈值阶段，比较器输出均保持恒定的电平(或者高电平或者低电平)，一般不会记录这两种情况下的时间，只有在脉冲信号越过阈值阶段并触发比较器产生高低电平翻转时，才会记录时间，所以对这两种阶段下的闪烁脉冲越过阈值的时间点不进行记录。当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，该阶段包括由于N次跳变产生的N个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段N个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，该阶段包括由于M次跳变产生的M个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段M个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值；当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并于低所设阈值阶段，该阶段包括由于P次跳变产生的P个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段P个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，该阶段包括由于S次跳变产生的S个时间点，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中S个时间点中任意一个时间点或者任意两个或两个以上的时间点的加权值或者中值。 [0044] 从步骤（3）的描述可知，本发明在拿到了N（M、P、S）次跳变的时间点后，可以任意的选择其中的一些时间点（可以是其中的一个点，或者是其中的两个点，还可以是其中的n个点，这些点可以是连续的，也可以是非连续的，可以有规律的抽取，也可以是无规律的抽取）或者全部的时间点进行加权或者取中值点来表征准确的时间点。 [0045] 本发明关于步骤（3）的进一步优级保护范围是：当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中N个时间点的中值点和/或至少一组低电平跳转到高电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中M个时间点的中值点和/或至少一组高电平跳转到低电平的时间点的加权值，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段P个时间点的中值点和/或至少一组高电平跳转到低电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段中S个时间点的中值点和/或至少一组低电平跳转到高电平的时间点的加权值。 [0046] 其中，第一次低电平跳转到高电平的时间点和倒数第一次低电平跳转到高电平的时间点、第二次低电平跳转到高电平的时间点和倒数第二次低电平跳转到高电平的时间点及以此类推得到的两个时间点称为一组，第一次高电平跳转到低电平的时间点和倒数第一次高电平跳转到低电平的时间点、第二次高电平跳转到低电平的时间点和倒数第二次高电平跳转到低电平的时间点及以此类推得到的两个时间点称为一组。 [0047] 本发明关于步骤（3）的第一个更进一步优级保护范围是：当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次低电平跳转到高电平的时间和倒数第一次低电平跳转到高电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次高电平跳转到低电平的时间和倒数第一次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次高电平跳转到低电平的时间和倒数第一次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第一次低电平跳转到高电平的时间和倒数第一次低电平跳转到高电平的时间点的加权值。 [0048] 本发明关于步骤（3）的第二个更进一步优级保护范围是：当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次低电平跳转到高电平的时间和倒数第二次低电平跳转到高电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次高电平跳转到低电平的时间和倒数第二次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次高电平跳转到低电平的时间和倒数第二次高电平跳转到低电平的时间点的加权值，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段第二次低电平跳转到高电平的时间和倒数第二次低电平跳转到高电平的时间点的加权值。 [0049] 本发明关于步骤（3）的第三个更进一步优级保护范围是：当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对N个时间点进行加权获得，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对M个时间点进行加权获得，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对P个时间点进行加权获得，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为对S个时间点进行加权获得。 [0050] 本发明关于步骤（3）的第四个更进一步优级保护范围是：当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的N个时间点的中值点，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的M个时间点的中值点，当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，对于闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的P个时间点的中值点，对于闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值阶段，闪烁脉冲越过阈值的时间点记录为该阶段的S个时间点的中值点。 [0051] 上述“中值点”的定义为：一组数据序列x(i),i=1,2,……,n,将数据按数值大小顺序排列，取其中值点作为该点的输出，即为中值点。如果n为奇数，取中值点；如果n为偶数，则取中间两个值的平均值作为该点的输出。 [0052] 上述“中值点”指的是中间次跳变产生的时间，比如跳变次数M=8时，“中值点”为第四次和第五次跳变对应的时间点的平均值；比如跳变次数M=7时，“中值点”为第四次跳变对应的时间点。跳变次数N与之相同。 [0053] 综上所述，本发明技术方案中闪烁脉实际越过阈值的时间点不仅仅可以通过第一次跳变和最后一次跳变时间的加权获得，也可以通过第二次和倒数第二次加权获得（等等）。同时可以通过获得跳变阶段的每个跳变沿的时间，通过对所有的时间进行加权获得，也可以采用中值点，甚至可以通过似然估计的方法获得。 [0054] 本发明主要是通过分析延迟链的输出寻找‘0-1’或‘1-0’跳变的位置以及相互之间的关系实现第一次跳变、最后一次跳变乃至中间所有次跳变的时间获取。 [0055] 本发明还公开的闪烁脉冲越过阈值的时间点获取装置，其包括：比较单元、延迟链、闪烁脉冲状态时间码记录单元、时间码分类单元、相对时间解释单元及时间计算与传输单元。 [0056] 所述比较单元用以根据闪烁脉冲信号幅度与所设阈值之间的关系输出电平信号，当闪烁脉冲幅度高于阈值时输出高电平，当闪烁脉冲幅度低于阈值时输出低电平。 [0057] 所述延迟链由若干延迟单元级连而成，所述延迟单元用以接受和输出高低电平信号。所述延迟链中各个延迟单元输出当前所接受到的信号状态的相反值，经过dt时间后将上一时刻的状态传输到下一个级连的延迟单元，同时自身接受上一个级连的延迟单元传输到的信号并输出该状态的相反值。 [0058] 所述闪烁脉冲状态时间码记录单元包括等频率的方波信号、计数器及数据缓存单元，其中，所述计数器用以记录方波上升沿的到达次数，所述数据缓存单元用以记录方波信号上升沿时刻下延迟链中各个延迟单元的输出信号，延迟链的输出信号及其所对应的方波上升沿的到达次数合并成一个时间码。 [0059] 其中，等频率的方波信号的频率范围为20GHz到10MHz。 [0060] 其中，所述计数器用以记录方波上升沿的到达次数，所述数据缓存单元用以记录方波信号上升沿时刻下延迟链中各个延迟单元的输出信号，延迟链的输出信号及其所对应的方波上升沿的到达次数合并成一个时间码。 [0061] 所述时间码分类单元用以根据所记录的延迟链输出信号的特点，对延迟链的输出信号进行分类。所述时间码分类单元中延迟链的输出信号分为五类，对于一个正向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生，对于一个负向的闪烁脉冲，具体分为闪烁脉冲信号高于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值、闪烁脉冲信号低于所设阈值、闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值、闪烁脉冲信号高于所设阈值五个阶段，上述五个阶段顺序发生。 [0062] 当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，每类的特点为，闪烁脉冲信号低于所设阈值：全部为连续的‘1’；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘0’之后变换为‘1’并跟随多次‘0’、‘1’变换后为多个连续的‘1’；闪烁脉冲信号高于所设阈值：全部为连续的‘0’；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘1’之后变换为‘0’并跟随多次‘1’、‘0’变换后为多个连续的‘0’；闪烁脉冲信号低于所设阈值：全部为连续的‘1’。 [0063] 当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，每类的特点为，闪烁脉冲信号高于所设阈值：全部为连续的‘0’；闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘1’之后变换为‘0’并跟随多次‘1’、‘0’变换后为多个连续的‘0’；闪烁脉冲信号低于所设阈值：全部为连续的‘1’；闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值：输出信号由低有效位到高有效位为多个连续的‘0’之后变换为‘1’并跟随多次‘0’、‘1’变换后为多个连续的‘1’；闪烁脉冲信号高于所设阈值：全部为连续的‘0’。 [0064] 所述相对时间解释单元用以解释跳变信号相对随后方波上升沿的时间间隔。 [0065] 当闪烁脉冲信号为正向的脉冲信号时，所述相对时间解释单元中，在闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值状态下，从低位到高位统计第一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征第一次低电平跳转到高电平的时间，从低位到高位统计最后一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征最后一次低电平跳转到高电平的时间；在闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值状态下，从低位到高位统计最后一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征第一次高电平跳转到低电平的时间，从低位到高位统计第一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征最后一次高电平跳转到低电平的时间。 [0066] 当闪烁脉冲信号为负向的脉冲信号时，所述相对时间解释单元中，在闪烁脉冲信号越过并低于所设阈值状态下，从低位到高位统计第一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征第一次高电平跳转到低电平的时间，从低位到高位统计最后一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征最后一次高电平跳转到低电平的时间；在闪烁脉冲信号越过并高于所设阈值状态下，从低位到高位统计最后一次出现‘0’时延时单元的个数用于表征第一次低电平跳转到高电平的时间，从低位到高位统计第一次出现‘1’时延时单元的个数用于表征最后一次低电平跳转到高电平的时间。 [0067] 所述时间计算与传输单元依据时间解释单元所获得的时间信息计算出跳变发生时候每次翻转的时间信息，通过选择一个时间点或者对任意两个或两个以上时间点进行加权得到准确的闪烁脉冲越过阈值的时间点，并传输到下一单元。 [0068] 下面将结合几个具体的实施例对本发明进行进一步描述。 [0069] 如图3所示，图3为闪烁脉冲经过比较器时所形成的逻辑输出信号以及对应的延迟链输出信号由低有效位（LSB）到高有效位（MSB）的状态示意图。本实施例中捕获了闪烁脉冲越过参考阈值电压时的时间信息。由于脉冲上升沿部分未受到噪声的影响在脉冲越过并高于阈值时仅产生一次跳变后逻辑信号便稳定维持在高电平状态；脉冲下降沿部分受到噪声的影响在脉冲越过并低于阈值时产生一次跳变后经过多次状态变化才稳定在逻辑低电平状态。图中A、B、C分别代表了脉冲越过并高于阈值阶段的上跳沿；脉冲越过并低于阈值阶段第一个下跳沿和最后一个下跳沿。将该逻辑信号输入到延时链中，不同时钟上升沿下延时链的输出如图中左侧所示。针对该情况，本例中采用三条延迟链，分别用于记录A、B、C发生的时间，三条延迟链采用了三套不同的编码方式。捕获A时刻时，所使用的延迟链由m个加法器级联组成，将每一级加法器的被加数置1，所有加数置0，当连接到进位链第一级加法器进位端的比较器输出逻辑电平从低到高跳变时，加法器输出Sum将从高电平跳变到低电平，如图3中A点所示。通过使用优先编码器编码延时链从低位（LSB）到高位（MSB）连续出现的0的个数N，如果每个加法器的延迟为T，那么N*T即为A时刻与当前时钟上升沿之间的时间间隔。对于捕获B时刻，进位链由m个加法器级联组成，将每一级加法器的被加数置1，所有加数置 0，当连接到进位链第一级加法器进位端的比较器输出逻辑电平从低到高跳变时，加法器输出Sum将从高电平跳变到低电平，如图3中B点所示，通过编码进延时链从高位（MSB）到低位（LSB）连续出现的0的个数N，如果每个加法器的延迟为T，那么N*T即为B时刻与当前时钟上升沿之间的时间间隔。捕获C时刻时，进位链由m个加法器级联组成，将每一级加法器的被加数置1，所有加数置0，当连接到进位链第一级加法器进位端的比较器输出逻辑电平从低到高跳变时，加法器输出Sum将从高电平跳变到低电平，如图3中C点所示，通过编码进延时链从低位（LSB）到高位（MSB）连续出现的1的个数N，如果每个加法器的延迟为T，那么（m-N）*T即为C时刻与当前时钟上升沿之间的时间间隔。 [0070] 通过上述方式获得的时间间隔，同时根据时种计数器所记录下的时钟周期数就可以获得A、B、C三个时刻的时间。图4中给出了利用本方法获取的不同阈值下的时间采样点（图4中给出了四个不同阈值的结果，即每个阈值下的时间采用点的获取均采用的是本发明中描述的方法），其中圆点是实际获取的采样点。考虑到闪烁脉冲下降沿部分的噪声，闪烁脉冲实际越过阈值的时间由闪烁脉冲下降沿部分获取的两个采样点通过加权的方式所获得，即图中星号所标记的点。 [0071] 本发明提供了一种方法用于解决因噪声引起的电压时间对采样不准确的问题。传统方法并没有考虑闪烁脉冲下降沿部分的噪声，直接采用第一个跳变沿作为脉冲越过阈值的时间点。这种方法使得在有噪声的情况下，所采集到的时间一定会早于脉冲实际越过阈值的时间点，采集准确度不足。 [0072] 本发明提出了实现脉冲越过阈值阶段的所有跳变沿的时间获取方法，通过加权处理后获得更为准确的脉冲实际越过阈值的时间点。通过拿到N（M、P、S）次跳变的时间点，并对其分析和处理来更加准确的还原脉冲形状，降低噪声对脉冲重建的影响。 [0073] 本发明获取这些时间点主要是通过对进位链上的输出状态进行研究来拿到每个跳变的时间点。 [0074] 本发明实现了获取第一个跳变沿和最后一个跳变沿的时间。利用获得的两个跳变沿的时间，通过加权处理可以获得更为准确的脉冲实际越过阈值的时间点。 [0075] 本发明的闪烁脉冲越过阈值的时间点获取方法及装置利用获得的多个跳变沿的时间通过中值点和/或至少一组跳变沿时间进行加权的方法获得更为准确的脉冲实际越过阈值的时间点。 [0076] 本发明通过分析延迟链的输出寻找‘0-1’或‘1-0’跳变的位置以及相互之间的关系实现第一次跳变、最后一次跳变乃至中间所有次跳变的时间获取。 [0077] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 [0078] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 |
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