中国科学院西安光学精密机械研究所郑锦坤获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院西安光学精密机械研究所申请的专利基于三角-梯形双通道整形算法的电阻阳极单光子相机获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119354348B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411248817.0,技术领域涉及:G01J11/00;该发明授权基于三角-梯形双通道整形算法的电阻阳极单光子相机是由郑锦坤;杨阳;苗怡鑫;宋玉超;朿安鹏;段瑾瑶;王博;白永林设计研发完成,并于2024-09-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于三角-梯形双通道整形算法的电阻阳极单光子相机在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于三角‑梯形双通道整形算法的电阻阳极单光子相机,用于解决现有基于梯形滤波器整形算法的电阻阳极单光子相机存在的梯形整形信号平顶部分会出现信号叠加现象,导致前一个脉冲的尾波会影响后一个脉冲的幅度,甚至在信号叠加过多时会影响幅度提取和位置信号的计算,进而导致电阻阳极单光子相机的成像分辨率降低的技术问题。本发明提供的电阻阳极单光子相机,将传统的电子学中的模拟部分进行数字化,并在传统梯形整形算法的基础上引入了三角整形算法,通过三角整形算法确定脉冲位置,再用梯形整形算法确定脉冲幅度,可以更精确地识别出脉冲叠加情况下的有效脉冲峰值,大大提高了电阻阳极单光子相机的空间分辨率。
本发明授权基于三角-梯形双通道整形算法的电阻阳极单光子相机在权利要求书中公布了:1.一种基于三角-梯形双通道整形算法的电阻阳极单光子相机,其特征在于: 包括电阻阳极探测器1、电子读出系统2及上位机3;所述电子读出系统2包括四个电荷敏感放大电路21、ADC模块以及信号处理单元; 四个所述电荷敏感放大电路21的输入端分别连接电阻阳极探测器1的输出端,用于将电阻阳极探测器1输出的四路电荷信号转换为相应的电压信号并进行放大; 所述ADC模块的四个输入端分别连接四个电荷敏感放大电路21的输出端,用于采集四路放大后的电压信号,并将其转换为相应的数字信号分别输出; 所述信号处理单元包括四个相同的信号处理模块23和位置计算模块24;所述信号处理模块23包括梯形整形模块231、三角整形模块232、基线恢复模块233、梯形寻峰模块234、三角寻峰模块235、信号延迟模块236以及峰值输出通道237; 每个信号处理模块23中梯形整形模块231和三角整形模块232的输入端对应连接ADC模块的一个输出端,用于对ADC模块输出的数字信号分别进行梯形整形和三角整形,获得相应的梯形整形信号和三角整形信号; 所述基线恢复模块233两个输入端分别连接梯形整形模块231和三角整形模块232的输出端,用于对梯形整形信号和三角整形信号进行基线偏差恢复; 所述三角寻峰模块235的输入端连接基线恢复模块233的第一输出端,用于提取三角整形信号的峰值和位置;梯形寻峰模块234的第一输入端连接基线恢复模块233的第二输出端,其第二输入端连接三角寻峰模块235的位置输出端,用于根据三角整形信号的位置信息提取梯形整形信号的峰值; 所述信号延迟模块236的三个输入端分别连接三角寻峰模块235的位置输出端、峰值输出端和梯形寻峰模块234的峰值输出端,用于进行信号同步; 所述峰值输出通道237的三个输入端分别连接信号延迟模块236中三角整形信号的峰值输出端、位置输出端以及梯形整形信号的峰值输出端,用于根据三角整形信号的位置信息判断脉冲堆积情况,并根据脉冲堆积情况选择输出三角整形信号的峰值或者输出梯形整形信号的峰值或者抛弃当前信号; 所述位置计算模块24的四个输入端分别连接四个峰值输出通道237的输出端,用于根据四路峰值计算单光子的位置坐标;所述上位机3的输入端连接位置计算模块24的输出端,用于根据单光子的位置坐标完成单光子成像; 所述梯形整形模块231为高阶IIR滤波器,其采用四级级联的方法构建,包括第一级子系统H1z、第二级子系统H2z、第三级子系统H3z以及第四级子系统H4z,其表达式分别如下: 其中,n=tT,t表示脉冲信号的持续时间; 所述第一级子系统H1z包括延迟器delay1、延迟器delay2、延迟器delay3、减法器sub1、减法器sub2以及加法器add1; 所述延迟器delay1、延迟器delay2、延迟器delay3的输入端均连接ADC模块的对应输出端,用于对ADC模块输出的一路数字信号分别延迟n、n、n个采样周期;所述减法器sub1的第一输入端连接ADC模块的对应输出端,其第二输入端连接延迟器delay1的输出端,减法器sub2的第一输入端连接减法器sub1的输出端,其第二输入端连接延迟器delay2的输出端,加法器add1的第一输入端连接减法器sub2的输出端,其第二输入端连接延迟器delay3的输出端,用于使第一级子系统 所述第二级子系统H2z包括乘法器mux1、延迟器delay4以及减法器sub3; 所述乘法器mux1的输入端连接加法器add1的第一输出端,其输出端连接延迟器delay4的输入端,延迟器delay4的输出端连接减法器sub3的第一输入端,减法器sub3的第二输入端连接加法器add1的第二输出端,用于使第二级子系统H2z=1-α1-1; 所述第三级子系统H3z包括乘法器mux2、延迟器delay5以及减法器sub4; 所述乘法器mux2的输入端连接减法器sub3的第一输出端,其输出端连接延迟器delay5的输入端,延迟器delay5的输出端连接减法器sub4的第一输入端,减法器sub4的第二输入端连接减法器sub3的第二输出端,用于使第三级子系统H3z=1-α2-1; 所述第四级子系统H4z包括加法器add2、加法器add3、乘法器mux3、延迟器delay6以及延迟器delay7; 所述加法器add2、加法器add3、乘法器mux3按输入输出的顺序依次连接,加法器add2的一个输入端连接减法器sub4的输出端,延迟器delay6的输入端连接加法器add2的另一个输出端,其输出端连接加法器add2的另一个输入端,延迟器delay7的输入端连接加法器add3的另一个输出端,其输出端连接加法器add3的另一个输入端,用于使第四级子系统
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