基于FPGA的伽瑪能譜的峰值測量

在石油測井行業(yè)中伽瑪能譜的測量是一種很重要的測井方式，本文結(jié)合脈沖中子能譜測量，對伽瑪脈沖峰值檢測做了研究，利用微分、延時電路及FPGA器件，能很好地檢測到伽瑪信號的峰值，由實驗結(jié)果可知，峰值檢測的線性度基本滿足能譜測量的需求。

0引言

石油作為一種戰(zhàn)略資源，越來越受到世界各國的重視；但石油又是一種不可再生的能源，隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對石油的需求量也越來越大。因此為了科學合理地開采有限的石油資源，人們發(fā)明各種各樣的測井方法，其中非彈、俘獲及活化等能譜測量已成為測井的一個重要分支，這些參數(shù)能反映油田剩余油和殘余油飽和度等指標，要想得到好的能譜，首先必須要有好的峰值檢測及保持電路，本文主要針對能譜數(shù)據(jù)測量過程中的峰值檢測及保持部分作了分析，利用微分及延時電路和Verilog語言實現(xiàn)了伽瑪信號的峰值檢測和保持，為能譜采集提供了—個好的解決方案。

1伽瑪信號的獲取

任何信號的獲取都是要經(jīng)過傳感器的，伽瑪信號的傳感器我們稱之為伽瑪信號探測器，主要是由閃爍體、光電倍增管及高壓電源組成，目前常用的閃爍體有溴化鑭、BGO和碘化鈉等，文中選取碘化鈉晶體與光電倍增管及高壓電源組成的探測器來獲取伽瑪信號。

如圖1，當伽瑪射線打到閃爍體上，閃爍體會產(chǎn)生光子，這些光子通過光導(dǎo)介質(zhì)送達光電倍增管處，在高壓電源的作用下，光電信號在一步一步增強，最終形成如圖1的A處的一個負的伽瑪電信號，這個信號經(jīng)過前放電路調(diào)整成我們需要的脈寬和幅度信號后即可進行峰值檢測的處理。

2伽瑪信號的調(diào)理

得到了負伽瑪信號的后，首先我們要對其進行調(diào)理，得到我們想要的脈寬和幅度信號，如圖2，首先經(jīng)過反向放大器，在反向放大的同時對信號進行小幅度的積分處理，把信號脈寬展寬至1.5μs左右。對于信號放大的幅度則是由我們要測量的能量及ADC器件的輸入范圍決定的。文中測量的伽瑪射線的能量是0.8 MeV～10 MeV，ADC輸入為0～8 V，因此可以將整個測量的能量區(qū)域轉(zhuǎn)換成電壓信號，即為0.64 V～8 V，要做到精確地調(diào)整放大倍數(shù)要用銫源來標定，這不是文中重點，這里就不做過多介紹了。當信號放大倍數(shù)調(diào)整完成后，由于信號的堆積或是運放參數(shù)的不穩(wěn)定，會出現(xiàn)信號偏離基線的現(xiàn)象，因此我們電路采用了有源的雙二極管基線恢復(fù)方法，使得信號的起始位置總在零電平的位置，為測能譜數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)。