X射线线阵探测电路设计及数据处理

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随着社会的进步和经济的发展,公众对公共安全的关注不断增加,安检设备在保障公共安全方面发挥了重要作用。在各类安检技术中,X射线安检技术以其低成本、非接触式和可成像等优点得到了最为普遍的应用。本论文针对双能X射线透射安检设备的应用需求,研究、设计了X射线线阵探测电路和数据采集电路方案,实现了包括对X射线信号的校正处理和灰度图像生成等线阵安检设备的数据处理技术。  论文首先根据双能X射线透射衰减原理,通过研究闪烁体X射线探测器阵列的工作原理和特性,分析比较了三种X射线线阵探测电路方案的特点,提出了采用基于高阻I-V(电流—电压)转换探测电路的方案,实现对探测器输出微电流信号的检测。其次,针对探测器组成线性阵列的特点,设计了以FPGA控制为核心,采用高速A/D构成的分时采样、阵列扫描电路,实现对X射线信号的实时采集。最后,针对X射线安检系统中信号受到探测器和探测电路不一致性等因素影响,探测器阵列中不同探测点的动态范围各不相同,论文提出了各个探测点校正变换系数的算法。该算法基于灰度线性变换的思想,通过分析不同探测点各自的高、低能的满度和本底值实现。论文还在计算机软件层面上实现了对X射线透射信号的校正处理,并采用三段线性变换的方法完成安检灰度图像的生成。  经实验验证,本论文设计的基于高阻的I-V转换X射线线阵探测电路,以及数据采集处理方法,可有效完成X射线透射信号的探测和采集,提供较高分辨率的安检灰度图像。该系统设计灵活,具有很大的可扩展性,并可根据应用需求,增加或减少前端探测板数实现系统扩展,降低了设计成本和工作量。
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