脉冲数字化方法、校正方法、装置、电子设备及存储介质

摘要

本申请公开了脉冲数字化方法、校正方法、装置、电子设备及存储介质。该脉冲数字化方法包括：提供多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；设置多个具有表征值的能量道址或幅值道址；根据多个待测脉冲的幅值大小和多个道址的幅值表征值的比较结果，确定多个待测脉冲对应的道址；以及根据各道址内的待测脉冲计数以及幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得多个待测脉冲的能量信息。本申请避免了传统石油探测过程中所需的复杂拟合计算，直接通过阈值比较方式快捷的获得脉冲的能量信息，极大地缩短了采集电路工作的死时间，提高了信号采集性能和效率，尤其适用于超高温环境。

权利要求

1.一种脉冲数字化方法，其特征在于，所述脉冲数字化方法包括：

提供多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

设置多个道址，其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；

根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址；以及根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得所述多个待测脉冲的能量信息。

2.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述提供多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据，包括：提供所述多个参考脉冲的幅值‑能量查找表。

3.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述道址为能量道址；

设置多个道址包括：

确定各能量道址对应的能量表征值并根据所述幅值‑能量映射关系数据确定所述能量表征值对应的所述脉冲幅值表征值，以设置多个能量道址。

4.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述道址为幅值道址；

根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据，获得所述多个待测脉冲的能量信息，包括：根据各道址内的待测脉冲计数获得所述多个待测脉冲相对于幅值道址的幅值分布；

根据所述幅值‑能量映射关系数据，确定各幅值道址的幅值表征值对应的能量表征值；

由所述幅值分布和能量表征值获得所述能量信息。

5.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址，包括：将每个待测脉冲的幅值依次与多个比较器的比较阈值比较；

在比较前根据前一比较结果选择性调整待测脉冲的幅值；

根据多个比较器的比较结果，确定所述每个待测脉冲对应的道址。

6.根据权利要求5所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述根据前一比较结果选择性调整待测脉冲的幅值，包括：若所述待测脉冲的幅值小于前一比较器的比较阈值，则不调整所述待测脉冲的幅值；

若所述待测脉冲的幅值大于等于前一比较器的比较阈值，则减小所述待测脉冲的幅值，其中所述多个比较器的比较阈值根据所述多个道址的幅值表征值确定。

7.根据权利要求5所述的脉冲数字化方法，其特征在于，在比较前根据前一比较结果选择性调整待测脉冲的幅值，包括：根据前一比较结果设置选通器，所述选通器具有用于选择性输出待测脉冲的第一选通支路和第二选通支路；

将待测脉冲输入设置好的选通器；

对从第一选通支路输出的待测脉冲进行延时处理；

对从第二选通支路输出的待测脉冲的幅值进行减法处理。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述待测脉冲的幅值的减小值为前一比较器的比较阈值。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述多个比较器的比较阈值由依次二分所述多个道址所确定的道址的幅值表征值确定。

10.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址，包括：将每个待测脉冲输入多级选通器阵列以使得待测脉冲依次通过所述多级选通器阵列的各级选通器，其中各选通器关联各自的比较器且具有用于选择性输出待测脉冲的第一选通支路和第二选通支路，非最后一级的选通器通过所述第一和第二选通支路分别连接下一级的两个选通器，其中比较器的比较阈值根据所述多个道址的幅值表征值确定；

在使得待测脉冲通过各级选通器之前，将待测脉冲与所通过的选通器关联的比较器相比较，根据比较结果设置选通器，确定输出待测脉冲的选通器的选通支路；以及根据多级选通器阵列的输出，确定待测脉冲对应的道址。

11.根据权利要求10所述的脉冲数字化方法，其特征在于，第一级选通器对应由所述多个道址的总道址数二分所确定的第一道址且由所述第一道址限定出用于下级选通器的两个道址区间；其余各选通器对应由其连接的上级选通器限定的道址区间二分所确定的第二道址且由所述第二道址限定出用于下级选通器或用于输出的两个道址区间，其中各比较器的比较阈值由关联选通器对应道址的幅值表征值确定。

12.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址，包括：使每个待测脉冲的幅值进行多级比较的第一级比较以确定待测脉冲所落入的道址区间，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个道址区间；

依次进行下一级比较以确定待测脉冲落入的道址区间，直至完成最后一级比较，所述下一级比较的比较阈值根据上一级比较确定的道址区间确定；以及根据最后一级比较结果确定待测脉冲落入的道址。

13.根据权利要求12所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述多级比较由第一多级比较单元实施，所述第一多级比较单元包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，其中至少部分延时线路的延时时间不相同。

14.根据权利要求13所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述可调比较器为单个，所述多个并行延时线路的延时时间均不相同。

15.根据权利要求13所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述可调比较器为多个，不同的比较器连接不同的延时线路，其中连接同一比较器的延时线路的延时时间均不相同。

16.根据权利要求15所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述多个可调比较器的个数对应于每级比较的比较阈值个数。

17.根据权利要求12所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述多级比较由第二多级比较单元实施，所述第二多级比较单元包括连接待测脉冲输入的多个比较器子单元和操作连接所述多个比较器子单元的仲裁器，其中每个比较器子单元对应所述多级比较之一且包括单个或多个并行的可调比较器，相邻比较器子单元之间设置有延时器。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一级比较的比较阈值根据所述多个道址的总数确定。

19.根据权利要求18所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一级比较设置的比较阈值界定的道址区间均分所述多个道址；所述下一级比较设置的比较阈值界定的道址区间均分上一级比较所确定的道址区间。

20.根据权利要求17所述的脉冲数字化方法，其特征在于，每级比较的比较阈值的个数相同，每个比较器子单元彼此间具有相同个数的可调比较器。

21.根据权利要求17所述的脉冲数字化方法，其特征在于，每级比较的比较阈值为1个，从而界定两个均等的道址区间。

22.根据权利要求19所述的脉冲数字化方法，其特征在于，每级比较的比较阈值为3个，从而界定四个均等的道址区间。

23.根据权利要求12至17中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一级比较的比较阈值根据给定的先验道址区间确定。

24.根据权利要求23所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述给定的先验道址区间为

1个；

其中，所述第一级比较的比较阈值为1个且根据所述先验道址区间的端点道址之一的幅值表征值确定。

25.根据权利要求23所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一级比较的比较阈值为2个且分别根据所述先验道址区间的两个端点道址的幅值表征值确定。

26.根据权利要求24所述的脉冲数字化方法，其特征在于，若第一级比较确定的道址区间位于所述先验道址区间之外，依次进行下一级比较以确定待测脉冲落入的道址区间，直至完成最后一级比较，包括：在各级比较时，优先比较临近所述先验道址区间的比较阈值。

27.根据权利要求23所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述给定的先验道址区间为M个，M≥2，第一级比较的比较阈值为2M个且分别根据所述M个先验道址区间的2M个端点道址的幅值表征值确定。

28.根据权利要求27所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述待测脉冲为探测物质生成的闪烁脉冲；

所述脉冲数字化方法还包括：确定所述M个先验道址区间，具体包括：

根据被探测物质的至少两种成分确定M个能量窗；

确定所述M个能量窗对应的所述M个先验道址区间。

29.根据权利要求28所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述M个能量窗为第一成分能量窗和第二成分能量窗；

所述脉冲数字化方法还包括：

确定所述闪烁脉冲分别落入第一成分能量窗和第二成分能量窗的计数；以及基于所述计数确定第一成分和第二成分的比值。

30.根据权利要求28所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述根据被探测物质的至少两种成分确定M个能量窗，包括：根据所述第一成分和第二成分的能量谱，分别得到第一成分能量窗和第二成分能量窗。

31.根据权利要求29所述的脉冲数字化方法，其特征在于，确定所述闪烁脉冲分别落入第一成分能量窗和第二成分能量窗的计数，包括：根据闪烁脉冲的幅值大小和所述幅值范围的比较结果，确定闪烁脉冲是否落入第一成分能量窗对应的幅值范围或第二成分能量窗对应的幅值范围；

对落入第一成分能量窗对应的幅值范围的闪烁脉冲进行第一成分计数；以及对落入第二成分能量窗对应的幅值范围的闪烁脉冲进行第二成分计数。

32.根据权利要求29所述的脉冲数字化方法，其特征在于，确定所述闪烁脉冲分别落入第一成分能量窗和第一成分能量窗的计数，包括：根据所述多个待测脉冲的能量信息确定分别落入第一成分能量窗和第二成分能量窗的计数。

33.根据权利要求1所述的脉冲数字化方法，其特征在于，根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址，包括：使每个待测脉冲的幅值进行包括多个比较的单级比较以确定待测脉冲所落入的道址，所述多个比较的数目大于或等于所述多个道址的数目；

根据所述单级比较的比较结果确定待测脉冲落入的道址。

34.根据权利要求33所述的脉冲数字化方法，其特征在于，多级比较由第一单级比较单元实施，所述第一单级比较单元包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，至少部分延时线路的延时时间不相同，其中，所述多个并行延时线路的数目大于或等于所述多个道址的数目。

35.根据权利要求34所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述多个并行延时线路的延时时间均不相同。

36.根据权利要求34所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述多级比较由第二单级比较单元实施，所述第二单级比较单元包括连接待测脉冲输入的多个并行的可调比较器和操作连接所述多个并行的可调比较器的仲裁器，其中，所述多个并行的可调比较器的数目大于或等于所述多个道址的数目。

37.根据权利要求3所述的脉冲数字化方法，其特征在于，

根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址，包括：提供多个参考脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据；

获取待测脉冲的至少一个越阈值时间，每个越阈值时间对应一个幅值阈值；

根据所述待测脉冲的所述至少一个越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定第一道址区间；

使每个待测脉冲的幅值进行单级比较或或者进行多级比较以确定待测脉冲所落入的第二道址区间，其中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定；以及根据所述单级或多级比较结果确定的待测脉冲落入的道址。

38.根据权利要求37所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述根据所述待测脉冲的所述至少一个越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定第一道址区间，包括：根据所述多个越阈值时间分别对应的多个能量范围的交集和/或子集确定所述第一道址区间。

39.根据权利要求3所述的脉冲数字化方法，其特征在于，

根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址，包括：提供多个参考脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据；

循环执行如下步骤：

设置一幅值阈值，

获取待测脉冲的越阈值时间，所述越阈值时间对应设置的幅值阈值，

根据所述待测脉冲的所述越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定或更新第一道址区间，判断是否符合预设标准，若是，退出循环，若否，继续执行循环步骤；

使每个待测脉冲的幅值进行单级比较或或者进行多级比较以确定待测脉冲所落入的第二道址区间，其中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定；以及根据所述单级或多级比较结果确定的待测脉冲落入的道址。

40.根据权利要求39所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述预设标准为设置的幅值阈值达到预设数量或第一道址区间内的道址小于预设数量。

41.根据权利要求37至40中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，提供多个参考脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据，包括：提供多个参考脉冲的越阈值时间‑能量范围查找表。

42.根据权利要求37至40中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述确定所述多个待测脉冲对应的道址由道址确定单元实施，所述道址确定单元包括连接待测脉冲输入的越阈值时间单元、连接待测脉冲输入的比较单元和操作连接所述越阈值时间单元和比较单元的仲裁器。

43.根据权利要求42所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述越阈值时间单元包括至少一个越阈值时间比较器和连接所述至少一个越阈值时间比较器的越阈值时间采集处理器，所述越阈值时间采集处理器配置成确定来自同一越阈值时间比较器的两个跳变时刻之间的时间间隔。

44.根据权利要求43所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述越阈值时间比较器为多个，所述多个越阈值时间比较器彼此设置不同的幅值阈值。

45.根据权利要求42所述的脉冲数字化方法，其特征在于，比较单元包括单级或多级比较器子单元，每级比较器子单元包括单个或多个并行的可调比较器。

46.根据权利要求42所述的脉冲数字化方法，其特征在于，比较单元包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路和连接至所述延时线路的可调比较器，至少部分延时线路的延时时间不相同。

47.根据权利要求1或2所述的脉冲数字化方法，其特征在于，获得所述多个待测脉冲的能量信息，包括：生成所述多个待测脉冲的能量谱。

48.根据权利要求3所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述脉冲数字化方法还包括：相对于多个能量道址的能量表征值校正所述多个能量道址的幅值表征值。

49.根据权利要求48所述的脉冲数字化方法，其特征在于，相对于多个能量道址的能量表征值校正所述多个能量道址的幅值表征值，包括：根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第一校正脉冲对应的能量道址；

根据各能量道址内的第一校正脉冲计数以及能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

设置多个第一校正能量道址，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个能量道址的能量表征值或幅值表征值。

50.根据权利要求49所述的脉冲数字化方法，其特征在于，设置多个第一校正能量道址，包括：根据所述第一特征峰值设置所述多个第一校正能量道址，以使得所述第一特征峰值落入所述第一校正能量道址对应的能量范围内。

51.根据权利要求50所述的脉冲数字化方法，其特征在于，设置多个第一校正能量道址，包括：根据所述第一特征峰值和预设收缩比例设置所述多个第一校正能量道址，以按照预设收缩比例收缩所述多个能量道址对应的能量范围从而得到所述多个第一校正能量道址对应的能量范围，且使得所述第一特征峰值落入所述第一校正能量道址对应的能量范围内。

52.根据权利要求50所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一特征峰值为所述第一校正能量道址对应的能量范围中值。

53.根据权利要求49所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一校正能量道址的数量等于被校正的所述多个能量道址的数量。

54.根据权利要求51所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述预设收缩比例设置成所述多个能量道址对应的能量范围为多个第一校正能量道址对应的能量范围的整数倍。

55.根据权利要求49至54中任一项所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第一校正脉冲的能量谱还具有第二特征峰值；

相对于多个能量道址的能量表征值校正所述多个能量道址的幅值表征值，还包括：设置多个第二校正能量道址，所述多个第二校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各第二校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

根据多个第三校正脉冲的幅值大小和所述多个第二校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第三校正脉冲对应的第二校正能量道址；

根据各第二校正能量道址内的第三校正脉冲计数以及第二校正能量道址的能量表征值，生成所述第三校正脉冲的能量谱，所述第三校正脉冲的能量谱具有第二校正特征峰值；

所述校正所述多个能量道址的能量表征值或幅值表征值，包括：

基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异和所述第二特征峰值和所述第二校正特征峰值之间的第二差异，校正所述多个能量道址的能量表征值或幅值表征值。

56.根据权利要求55所述的脉冲数字化方法，其特征在于，设置多个第二校正能量道址，包括：根据所述第二特征峰值设置所述多个第二校正能量道址，以使得所述第二特征峰值落入所述第二校正能量道址对应的能量范围内。

57.根据权利要求56所述的脉冲数字化方法，其特征在于，设置多个第二校正能量道址，包括：根据所述第二特征峰值和预设收缩比例设置所述多个第二校正能量道址，以按照预设收缩比例收缩所述多个能量道址对应的能量范围从而得到所述多个第二校正能量道址对应的能量范围，且使得所述第二特征峰值落入所述第二校正能量道址对应的能量范围内。

58.根据权利要求57所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第二特征峰值为所述第二校正能量道址对应的能量范围中值。

59.根据权利要求57所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述第二校正能量道址的数量等于被校正的所述多个能量道址的数量。

60.根据权利要求57所述的脉冲数字化方法，其特征在于，所述预设收缩比例设置成所述多个能量道址对应的能量范围为多个第二校正能量道址对应的能量范围的整数倍。

61.一种用于脉冲数字化的校正方法，其特征在于，所述校正方法包括：获取多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

获取多个待校正能量道址，其中各待校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个待校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第一校正脉冲对应的待校正能量道址；

根据各待校正能量道址内的第一校正脉冲计数以及待校正能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

设置多个第一校正能量道址，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

62.根据权利要求61所述的校正方法，其特征在于，设置多个第一校正能量道址，包括：根据所述第一特征峰值设置所述多个第一校正能量道址，以使得所述第一特征峰值落入所述第一校正能量道址对应的能量范围内。

63.根据权利要求62所述的校正方法，其特征在于，设置多个第一校正能量道址，包括：根据所述第一特征峰值和预设收缩比例设置所述多个第一校正能量道址，以按照预设收缩比例收缩所述多个待校正能量道址对应的能量范围从而得到所述多个第一校正能量道址对应的能量范围，且使得所述第一特征峰值落入所述第一校正能量道址对应的能量范围内。

64.根据权利要求63所述的校正方法，其特征在于，所述第一特征峰值为所述第一校正能量道址对应的能量范围中值。

65.根据权利要求63所述的校正方法，其特征在于，所述第一校正能量道址的数量等于所述多个待校正能量道址的数量。

66.根据权利要求63所述的校正方法，其特征在于，所述预设收缩比例设置成所述多个待校正能量道址对应的能量范围为多个第一校正能量道址对应的能量范围的整数倍。

67.根据权利要求61至66中任一项所述的校正方法，其特征在于，所述第一校正脉冲的能量谱还具有第二特征峰值；所述校正方法还包括：设置多个第二校正能量道址，所述多个第二校正能量道址对应的能量范围小于所述多个待校正能量道址对应的能量范围，各第二校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

根据多个第三校正脉冲的幅值大小和所述多个第二校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第三校正脉冲对应的第二校正能量道址；以及根据各第二校正能量道址内的第三校正脉冲计数以及第二校正能量道址的能量表征值，生成所述第三校正脉冲的能量谱，所述第三校正脉冲的能量谱具有第二校正特征峰值；

所述校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值，包括：

基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异和所述第二特征峰值和所述第二校正特征峰值之间的第二差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

68.根据权利要求67所述的校正方法，其特征在于，设置多个第二校正能量道址，包括：根据所述第二特征峰值设置所述多个第二校正能量道址，以使得所述第二特征峰值落入所述第二校正能量道址对应的能量范围内。

69.根据权利要求67所述的校正方法，其特征在于，设置多个第二校正能量道址，包括：根据所述第二特征峰值和预设收缩比例设置所述多个第二校正能量道址，以按照预设收缩比例收缩所述多个待校正能量道址对应的能量范围从而得到所述多个第二校正能量道址对应的能量范围，且使得所述第二特征峰值落入所述第二校正能量道址对应的能量范围内。

70.根据权利要求67所述的校正方法，其特征在于，所述第二特征峰值为所述第二校正能量道址对应的能量范围中值。

71.根据权利要求69所述的校正方法，其特征在于，所述第二校正能量道址数量等于所述多个待校正能量道址数量。

72.根据权利要求69所述的校正方法，其特征在于，所述预设收缩比例设置成所述多个待校正能量道址对应的能量范围为多个第二校正能量道址对应的能量范围的整数倍。

73.一种脉冲数字化装置，其特征在于，所述脉冲数字化装置包括：

映射关系数据库，包括多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

道址设置单元，配置成设置多个道址，其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；

道址确定单元，配置成根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址；以及能量信息获取单元，配置成根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得所述多个待测脉冲的能量信息。

74.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述映射关系数据库包括所述多个参考脉冲的幅值‑能量查找表。

75.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述道址确定单元包括多个比较器、多个选通器以及连接所述比较器和选通器的处理单元，其中所述多个比较器为多级并行比较器，相邻的比较器之间设置所述选通器，各选通器包括用于选择性输出待测脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路，其中在第一选通支路中设置延时器，在第二选通支路中设置减法器。

76.根据权利要求75所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述处理单元配置成接收上级比较器输出的比较结果并根据所述比较结果设置所述选通器。

77.根据权利要求75所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述处理单元配置成根据所述比较结果设置所述选通器中的减法器的减小值。

78.根据权利要求75所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述选通器配置成根据上一级选择器的输出电平输出所述待测脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路，若上一级比较器输出电平位为0，则输出所述待测脉冲到下级比较器的第一选通支路；

若上一级比较器输出电平位为1，则输出所述待测脉冲到下级比较器的第二选通支路。

79.根据权利要求75所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述减法器配置成将所述待测脉冲的幅值减去与前一比较器的比较阈值相等的减少值。

80.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述道址确定单元包括多级选通器阵列，各选通器关联一比较器且包括用于选择性输出待测脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路。

81.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述道址确定单元包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，其中至少部分延时线路的延时时间不相同，所述仲裁器配置为根据所设置的道址的幅值表征值来设置所述可调比较器的比较阈值。

82.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述道址确定单元包括连接待测脉冲输入的多个比较器子单元和操作连接所述多个比较器子单元的仲裁器，其中每个比较器子单元对应多级比较之一且包括单个或多个并行的可调比较器，相邻比较器子单元之间设置有延时器。

83.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述道址确定单元包括连接待测脉冲输入的多个并行的可调比较器和操作连接所述多个并行的可调比较器的仲裁器，其中，所述多个并行的可调比较器的数目大于或等于所述多个道址的数目。

84.根据权利要求73所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述道址确定单元包括连接待测脉冲输入的越阈值时间单元、连接待测脉冲输入的比较单元和操作连接所述越阈值时间单元和比较单元的仲裁器。

85.根据权利要求84所述的脉冲数字化装置，其特征在于，所述越阈值时间单元包括越阈值时间比较器和连接所述越阈值时间比较器的越阈值时间采集处理器；所述越阈值时间比较器配置为在待测脉冲越过其设置的幅值阈值，输出跳变信号；所述越阈值时间采集处理器配置为根据来自同一所述越阈值时间比较器的两个所述跳变信号之间的时间间隔以确定所述越阈值时间。

86.一种数字化设备，其特征在于，包括：如权利要求73至85中任一项所述的脉冲数字化装置。

87.一种用于脉冲数字化的校正装置，其特征在于，所述校正装置包括：第一获取单元，配置成获取多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

第二获取单元，获取多个待校正能量道址，其中各待校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

第一道址确定单元，配置成根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个待校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第一校正脉冲对应的待校正能量道址；

第一能量谱生成单元，配置成根据各待校正能量道址内的第一校正脉冲计数以及待校正能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

第一校正道址设置单元，配置成设置多个第一校正能量道址，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

第二道址确定单元，配置成根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

第二能量谱生成单元，配置成根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及校正单元，配置成基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

88.根据权利要求87所述的校正装置，其特征在于，所述校正装置还包括：第二校正道址设置单元，配置成设置多个第二校正能量道址，所述多个第二校正能量道址对应的能量范围小于所述多个待校正能量道址对应的能量范围，各第二校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

第三道址确定单元，配置成根据多个第三校正脉冲的幅值大小和所述多个第二校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第三校正脉冲对应的第二校正能量道址；

以及

第三能量谱生成单元，根据各第二校正能量道址内的第三校正脉冲计数以及第二校正能量道址的能量表征值，生成所述第三校正脉冲的能量谱，所述第三校正脉冲的能量谱具有第二校正特征峰值；

其中，校正单元配置成基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异和第二特征峰值和所述第二校正特征峰值之间的第二差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

89.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的可执行程序，所述可执行程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至

72中任一项所述方法的步骤。

90.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现如权利要求1至72中任一项所述方法的步骤。

说明书

脉冲数字化方法、校正方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

[0001] 本申请涉及信号采样领域，特别是涉及一种脉冲数字化方法、校正方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

[0002] 在高能射线探测的诸多应用中，高能射线、如伽马射线会被闪烁晶体转换为可见光，该可见光进一步被光电转换器件转换为闪烁脉冲信号。

[0003] 测井技术是石油勘探领域一种重要的技术手段，其可通过电学、声学、放射学等多种方式，将电子技术和计算机技术结合在一起获取地层的各项物理参数，进一步通过数据解析获取油气信息。常见的测井技术包括电法测井、声波测井、核测井和核磁测井等。核测井以物质的原子核物理性质为基础，根据岩石及其孔隙流体和井内介质的核物理性质研究钻井地质剖面，寻找煤、石油等矿藏。核测井应用了高能射线探测，使用了自然伽马、密度、中子和地层元素等测井技术及配套的仪器设备。

[0004] 脉冲中子测井法是核测井中的一种，其原理是获取脉冲中子的能量沉积在地层中释放出伽玛射线，来获取相应的能谱信息和时间谱信息。高能射线探测主要手段是使用闪烁晶体耦合光电转换器件，通过闪烁晶体沉积高能射线的能量产生可见光并且由光电转换器件转换为电信号来得到高能射线的能量等信息。当前，通常使用可以在高温情况下工作的光电倍增管作为光电转换器件，以将闪烁晶体产生的可见光转换成相应的闪烁脉冲，并经过数字化及后续信号处理之后得到伽玛射线的能量信息（如能量谱）及时间信息（如时间谱）。

[0005] 传统的闪烁脉冲数字化方法有两种。一种是高速ADC直接数字化的方法，其需要首先对电脉冲信号进行整形展宽，然后再使用高速ADC（如1GSps）进行数字化采样。通常，要获得比较准确的能量信息，工程实践中数字化一个脉冲需要采集多个（如20个）采样点，同时在高温（如175℃）条件下工作。然而，在此高温下ADC芯片的采样率性能通常不高，并且成本很高，因此难以完成高速闪烁脉冲信号的数字化，使得高速ADC直接数字化方法较难应用于石油测井中。另一种是峰值保持法，可使用峰值保持电路锁定电脉冲信号的幅值，然后使用ADC采集幅值，以获取脉冲的能量信息。峰值保持法存在峰值保持锁定建立及峰值保持电路恢复过程，其死时间很长，通常会达到几百微秒级别，这极大限制了数字化的脉冲通过率（单位时间内处理脉冲的数量）。在石油测井中，脉冲事件的数量经常会爆发式的增长。例如，常见的中子石油测井中，脉冲数量会达到100KCPS，平均每10μs就会产生一个脉冲。峰值保持法的死时间会使数字化过程丢失很多脉冲信号，从而引起测量结果偏差。

[0006] 近年来，将闪烁脉冲直接数字化，利用软件算法替代传统模拟电路提取信息的方式极具发展潜力。多电压阈值采样（Multi‑Voltage Threshold，以下简称MVT）方法被提出作为改进的闪烁脉冲的数字化处理方法。当前，也提出将MVT数字化方法引入到石油探测领域。

[0007] 与传统ADC等时间间隔采样的方法相比，MVT数字化采样固定多个阈值电压，对闪烁脉冲穿过阈值电压的时间进行数字化采样，从而有利于在快速的上升沿阶段获取多个采样点。在具体实践中，在得到一系列的时间‑电压对信息之后，用脉冲拟合的方法实现粒子能量沉积信息的精确获取。例如，通常可使用列文伯格‑马夸尔特（Levenberg‑Marquardt）法作为脉冲拟合最优化算法，其是广泛使用的非线性最小二乘迭代算法，是利用梯度求最大（小）值，介于牛顿法与梯度下降法之间的一种非线性优化方法，同时具有梯度法和牛顿法的优点。

[0008] 然而，受限于芯片算力和拟合方法过于复杂的缘故，MVT 的拟合算法无法在FPGA、STM32、DSP等嵌入式芯片及其附件中完成，这限制了基于MVT的拟合算法在现场（on site）、如探测井中实现的可能。由此，经过MVT方法获得的原始采样点需通过以太网、串口、WiFi等远程通信方式传输到具有更强大算力的远离现场的计算机设备（也称为上位机）上，通过迭代算法计算能量。在石油测井过程中，闪烁脉冲产生时间呈现周期性爆发的特性，原始采样点的数据量极大，例如将达到10Mbps 1Gbps。另外，受限于石油探测的使用场景中，井下深~度高达上万米、环境温度高的特性，传输方式有限，例如只能采用载波通信的方式传输出来，带宽仅为100Kbps左右。当前的方法造成了原始采样点数据量相对较大，而传输带宽相对较小的矛盾，从而导致计数率下降。此外，在上位机上拟合时，因为反复的迭代，导致拟合每个脉冲都需要占用超高的CPU时间，这在使用石油探测中是无法容忍的。

[0009] 另外，当前MVT方法获取闪烁脉冲的能量信息还可能存在若干缺陷，比如，传统的MVT方法适用于已知种类脉冲的采集，阈值的设定根据已知脉冲的能量范围确定。相应地，MVT方法需要选择固定数量和大小的阈值进行采样。由此，传统的MVT方法通常只能针对一定能量范围内的脉冲获取较为准确的能量信息。

[0010] 由于MVT需要进行拟合以计算精确的能量值，因此需要为每个数据点提供精确的时间信息。为此，在采集电路中通常需要采用大量的TDC（时钟数字转换器）以采集时间信息。

[0011] 另外，在FPGA、ASIC等硬件电路上进行脉冲拟合需要首先还原脉冲波形，再通过对拟合好的函数进行积分计算能量信息，进而绘制能谱。然而，复杂的计算过程将占用大量的硬件资源，并增加硬件电路的功耗。对于测井设备等需要适用于高温环境的应用场景而言，过于复杂的脉冲拟合及积分过程所导致的硬件电路功耗过大，会进一步影响硬件电路的耐高温性能。

[0012] 因此，希望提供一种解决方案，能够实现以下至少一种的技术效果：快速、准确、稳定地获取脉冲信号的能量信息，适合在FPGA、DSP等硬件电路中的实现，不需要消耗大量的计算资源或使用具有强大算力的计算机设备。

[0013] 背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

发明内容

[0014] 本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供适合在FPGA、DSP等硬件电路中的实现的脉冲信号、尤其是闪烁脉冲信号的数字化方案，其能避免传统方法获取脉冲、尤其是闪烁脉冲能量信息所需的复杂拟合计算，直接通过简单的阈值比较方式获得脉冲、尤其是闪烁脉冲的能量信息。

[0015] 为了解决上述问题，本申请公开一种脉冲信号的数字化方法、装置、设备、电子设备及存储介质。

[0016] 此外，本申请还公开适合该脉冲数字化的校正方法和装置。

[0017] 在第一方面，提供一种脉冲数字化方法，包括：

[0018] 提供多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0019] 设置多个道址，其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；

[0020] 根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址；以及

[0021] 根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得所述多个待测脉冲的能量信息。

[0022] 在第二方面，提供一种用于脉冲数字化的校正方法，包括：

[0023] 获取多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0024] 获取多个待校正能量道址，其中各待校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0025] 根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个待校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第一校正脉冲对应的待校正能量道址；

[0026] 根据各待校正能量道址内的第一校正脉冲计数以及待校正能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

[0027] 设置多个第一校正能量道址，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0028] 根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

[0029] 根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及

[0030] 基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0031] 在第三方面，提供一种脉冲数字化装置，包括：

[0032] 映射关系数据库，包括多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0033] 道址设置单元，配置成设置多个道址，其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；

[0034] 道址确定单元，配置成根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址；以及

[0035] 能量信息获取单元，配置成根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得所述多个待测脉冲的能量信息。

[0036] 在第四方面，提供用于脉冲数字化的校正装置，包括：

[0037] 第一获取单元，配置成获取多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0038] 第二获取单元，获取多个待校正能量道址，其中各待校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0039] 第一道址确定单元，配置成根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个待校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第一校正脉冲对应的待校正能量道址；

[0040] 第一能量谱生成单元，配置成根据各待校正能量道址内的第一校正脉冲计数以及待校正能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

[0041] 第一校正道址设置单元，配置成设置多个第一校正能量道址，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0042] 第二道址确定单元，配置成根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

[0043] 第二能量谱生成单元，配置成根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及

[0044] 校正单元，配置成基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0045] 在第五方面，提供一种脉冲数字化设备，其包括：根据本申请实施例中任一项所述的脉冲数字化装置。

[0046] 在第六方面，提供一种电子设备，其包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的可执行程序，所述可执行程序被所述处理器执行时实现根据本申请实施例中任一项所述的方法的步骤。

[0047] 在第七方面，提供一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现根据本申请实施例中任一项所述的方法的步骤。

[0048] 在本申请的其他方面，还提供了基于闪烁脉冲的物质成分确定方法和装置。

[0049] 本申请实施例的可选特征和其他效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。

附图说明

[0050] 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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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。

[0051] 图1示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0052] 图2示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0053] 图3示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0054] 图4示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第一模块架构图；

[0055] 图5示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0056] 图6示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第二模块架构图；

[0057] 图7示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0058] 图8示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第三模块架构图；

[0059] 图9示出了在根据本申请实施例的脉冲数字化方法中通过二分法多级比较确定脉冲幅值对应的能量道址的示意图；

[0060] 图10示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第四模块架构图；

[0061] 图11示出了在根据本申请实施例的脉冲数字化方法中应用四分法多级比较确定幅值的脉冲示意图，其中具体示出了第一级比较；

[0062] 图12示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第五模块架构图；

[0063] 图13示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第六模块架构图；

[0064] 图14示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第七模块架构图；

[0065] 图15示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第八模块架构图；

[0066] 图16示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第九模块架构图；

[0067] 图17示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第十模块架构图；

[0068] 图18示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0069] 图19示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0070] 图20示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第十一模块架构图；

[0071] 图21示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0072] 图22示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0073] 图23示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第十二模块架构图；

[0074] 图24示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0075] 图25示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0076] 图26示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第十三模块架构图；

[0077] 图27示出了待测脉冲的越阈值时间TOT以及用于确定TOT的跳变信号的示意图；

[0078] 图28示出了用于实施根据本申请实施例的脉冲数字化方法的第十四模块架构图；

[0079] 图29示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0080] 图30示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0081] 图31示出了根据本申请实施例的脉冲数字化方法的示例性流程图；

[0082] 图32示出了根据本申请实施例的用于脉冲数字化的校正方法的示例性流程图；

[0083] 图33示出了根据本申请实施例的基于闪烁脉冲的物质成分确定方法的示例性流程图；

[0084] 图34示出了根据本申请实施例的基于闪烁脉冲的物质成分确定方法的示例性流程图；

[0085] 图35示出了根据本申请实施例的脉冲数字化装置的示意性模块图；

[0086] 图36示出了根据本申请实施例的用于脉冲数字化的校正装置的示意性模块图；

[0087] 图37示出了根据本申请实施例的基于闪烁脉冲的物质成分确定装置的示意性模块图；

[0088] 图38示出了根据本申请实施例的基于闪烁脉冲的物质成分确定装置的示意性模块图。实施方式

[0089] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

[0090] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中的元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或操作等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

[0091] 附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

[0092] 本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。术语“及／或”或“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0093] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

[0094] 以下参考附图对本申请的一些优选实施例进行说明。应当注意的是，以下描述是为了说明的目的，并不旨在限制本申请的保护范围。

[0095] 图1是根据本申请一些实施例所示的脉冲数字化方法的示例性流程图。在一些实施例中，脉冲数字化方法100可以由脉冲数字化装置执行，例如由图32所示的脉冲数字化装置3200执行。在一些实施例中，脉冲数字化方法100可以以软件、硬件、固件或它们的组合实现。在一些优选实施例中，脉冲数字化方法100可以由基于的硬件电路实现的，例如基于FPGA、DSP等硬件电路中的实现。在一个优选的实施例中，脉冲数字化方法100可以由包括FPGA芯片的装置实现。

[0096] 在本文中，脉冲信号可以解释为能够实现采样的一切脉冲信号，其实质为在短时间内发生突变，随后又迅速返回其初始值的物理量，该物理量具有一定的特征。

[0097] 在本申请实施例中，脉冲数字化可以涉及将例如为模拟或物理形式的脉冲信号转换成表征该脉冲信号的数值参数，以便用于后续重建该脉冲信号图像或与处理、转换、传输该脉冲信号相关的其他目的。在具体实施例中，脉冲数字化可以涉及获取脉冲信号所表征的物理参数信息，更具体地涉及获取脉冲信号所表征的能量信息。由此，在本文一些实施例中，所述脉冲数字化方法可以具体涉及脉冲能量信息确定方法。

[0098] 在本申请实施例中，脉冲数字化可以用于高能射线探测的诸多应用中。如前所述，作为解释而非限制地，高能射线、如伽马射线可被闪烁晶体转换为可见光，该可见光进一步被光电转换器件转换为闪烁脉冲信号。在本申请实施例中，脉冲信号尤其可包括闪烁脉冲。相应地，在本申请实施例中，脉冲数字化方法可以为闪烁脉冲数字化方法。类似地，本申请实施例的脉冲数字化装置或设备可以为闪烁脉冲数字化装置或设备。

[0099] 在此，在本文中将以闪烁脉冲为例描述多个实施例，在这些实施例中脉冲和闪烁脉冲可以互换。例如，在一些实施例中，所述闪烁脉冲通常具有上升沿和下降沿，并且该上升沿和下降沿可以通过函数模型表示。比如，伽马光子对应的闪烁脉冲通常表现为具有相对快速的上升沿和相对缓慢的下降沿，该上升沿可以以直线函数表征，下降沿可以以指数函数表征。

[0100] 在一些实施例中，闪烁脉冲可以是由探测器获取，比如PET探测器、CT探测器、中子探测器、石油探测器，这些探测器通常包括相互耦合的闪烁晶体以及光电转换器件，其中，闪烁晶体用于将探测到的高能射线（比如伽马射线、中子射线等）转换为可见光信号，光电转换器件（例如，光电倍增管PMT、硅光电倍增管SiPM等）用于将可见光信号转换为电信号，该电信号通过与光电转换器件连接的电子学器件以闪烁脉冲信号的形式输出。

[0101] 相应地，根据本申请实施例的脉冲数字化方法、装置和/或设备可以基于闪烁脉冲信号的能量信息用于高能射线探测的诸多应用中。例如，根据本申请实施例的脉冲数字化方法、装置和/或设备可以用于采用了高能射线探测的测井、如核测井、更具体地脉冲中子测井。在此，根据本申请实施例的脉冲数字化方法、装置和/或设备可以用于获取脉冲中子测井法释放出伽玛射线的能量信息、如能量谱。此外，根据本申请实施例的脉冲数字化方法、装置和/或设备也可以用于采用了高能射线探测的诸多应用领域，例如但不限于医疗成像技术、高能物理、激光雷达、自动驾驶、精密分析、光通信等领域。在一个具体的示例中，根据本申请实施例的脉冲数字化方法、装置和/或设备可以用于正电子发射断层成像（PET）设备、CT设备、MRI设备、辐射探测设备、石油探测设备、弱光探测设备、SPECT设备、安检设备、伽马相机、X光设备、DR设备等利用高能射线转换原理的设备中的一种或者上述多种设备的组合。

[0102] 在另一些实施例中，脉冲信号可以是非闪烁脉冲，且脉冲信号的波形可以表现为三角波、矩形波、正弦波、余弦波或者其它一些形状的波，在此不再赘述。

[0103] 在本申请实施例中，脉冲信号表现形式可以是电脉冲信号、声脉冲信号、热脉冲信号或者压力波信号等，比如当该脉冲信号为电脉冲信号时，其对应的特征可以是电脉冲信号的电压、电流；当该脉冲信号为声脉冲信号时，其对应的特征可以是声脉冲信号的声强，以此类推，在此不再赘述。对应地，所述阈值可以有多种表现形式，比如当该脉冲信号为电脉冲信号时，其对应的阈值可以是电压阈值、电流阈值或能量阈值；当该脉冲信号为声脉冲信号时，其对应的阈值可以是声强阈值，以此类推，在此不再赘述。

[0104] 本领域技术人员应当理解的是，本申请中的脉冲数字化还可以应用于连续信号的数字化，只需将连续信号视为按一定的周期排列的脉冲信号。本申请中的脉冲信号并不作为对被采样的信号的限制。

[0105] 继续参考图1，描述根据本申请实施例的脉冲数字化方法100。在本申请实施例中，可以基于脉冲、如闪烁脉冲的能量和（最大）幅值对应关系，针对脉冲、如闪烁脉冲的幅值设置若干幅值道址或者针对脉冲、如闪烁脉冲的能量设置若干能量道址，对幅值或能量对应落入不同道址内的脉冲个数进行统计来获得脉冲、如闪烁脉冲的能量信息。在一个具体实施例中，例如可以根据脉冲计数来绘制能量分布直方图以获得能量谱（简称能谱）。例如，在一个具体示例中，比如在脉冲中子饱和度测井中，可以针对伽马射线对应的闪烁脉冲的能量特性（如一般在9Mev以内），可将脉冲的能量量化为N（如256）个不同的等级，以获得N（如256）个不同的能量道址，对不同能量道址对应的能量等级上的脉冲个数进行统计，通过绘制成能量分布直方图，以得到闪烁脉冲的能谱。本领域技术人员将明白，在下文所述的若干实施例中将以256个道址为例进行描述，但是可以想到其他数量（N≠256）的道址，这落入本申请的范围内。

[0106] 具体地，如图1所示，脉冲数字化方法100可以包括步骤S110，提供多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据。

[0107] 在一个实施例中，所述提供多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据，包括：提供所述多个参考脉冲的幅值‑能量查找表。

[0108] 通过采集先验信息分析，本发明人业已发现脉冲能量与脉冲（最大）幅值之间存在显著的线性关系，由此可以通过获取脉冲的幅值信息来间接获得脉冲的能量信息。相应地，在本申请实施例中，可以基于脉冲先验信息制作脉冲、如闪烁脉冲的幅值‑能量查找表，该查找表可表征脉冲幅值与脉冲能量之间的映射关系。

[0109] 在一个具体实施例中，可以使用采集装置、如示波器收集大量脉冲、如闪烁脉冲数据，对每个脉冲、如闪烁脉冲进行积分以获取其能量值，同时记录该脉冲的幅值。由此，可以获取大量参考脉冲、如参考闪烁脉冲的能量与脉冲幅值之间的对应映射关系，进而利用这些先验信息创建脉冲、如闪烁脉冲的幅值‑能量查找表。在一些实施例中，这些参考脉冲可以是与待测脉冲同源的脉冲。例如，在应用于核测井以获取待测脉冲的能量信息时，参考脉冲可以为利用相同射源从同一井或者同类井（如石油井）中获取的闪烁脉冲。但在一些实施例中，这些参考脉冲可以是与待测脉冲相似的脉冲。例如，在应用于核测井以获取待测脉冲的能量信息时，参考脉冲可以是由相同或类似的高能射线、如伽马射线经闪烁晶体转换而成的闪烁脉冲，但参考脉冲并非来自同一或同类井或者来自不同类型的井（如其他能源井）。

[0110] 作为幅值‑能量查找表的补充或替代，可以使用其他的闪烁幅值‑能量映射关系数据。例如，可以使用能够表征脉冲能量和脉冲（最大）幅值之间简单线性关系的函数。在此，至少部分待测脉冲的幅值对应的能量可以基于所述线性关系函数简单地线性插值获得。

[0111] 在进一步实施例中，脉冲数字化方法100可包括步骤S120，设置多个道址。

[0112] 在本文中，术语“道址”为表征脉冲、如闪烁脉冲的脉冲特征值的通道地址。在本申请实施例中，所述多个道址可以共同表征连续的特征值范围或分别表征多个顺序的特征值，这将在下文中进一步解释。

[0113] 在一些实施例中，所述道址可以为能量道址，每个能量道址具有各自的能量表征值。

[0114] 在本申请实施例中，步骤S120可包括：确定各能量道址对应的能量表征值并根据所述幅值‑能量映射关系数据确定所述能量表征值对应的所述脉冲幅值表征值，以设置多个能量道址。

[0115] 在本申请实施例中，所述表征值可以作宽泛解释，涵盖特征值区间或单个特征值。

[0116] 例如，在一个实施例中，能量道址（如第n个能量道址，n为自然数）可以具有其所对应的能量区间[En，En+1)，该能量区间为相应的道址的能量表征值。相应地，多个（如N个，N为自然数）能量道址可以共同表征较大的连续能量范围[E1，EN]。

[0117] 在替代实施例中，能量道址可以具有其所对应的单个能量表征值，例如上述能量区间的下限或上限或中值等。例如，第n个能量道址的能量表征值为上述能量区间[En，En+1)的下限En。在此，多个（如N个）能量道址可以分别表征多个顺序的能量值，如E1，E2，……，EN。

[0118] 具体地，可以根据待测脉冲的能量信息及实际需要确定的能量道址数，确定各能量道址对应的能量区间或单个能量表征值。

[0119] 在本申请实施例中，各能量道址还包括根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值。

[0120] 具体地，可以基于步骤S110提供的幅值‑能量映射关系数据、如幅值‑能量查找表，确定能量道址各自的幅值表征值。类似地，幅值表征值可以为脉冲幅值（峰值）区间或单个幅值（峰值）表征值。优选地，当能量表征值为区间时，幅值表征值同样为区间。在该具体实施例中，可以根据查找表，将各能量道址的能量区间与脉冲幅值（峰值）区间相对应，以获得各能量道址各自的脉冲幅值区间。

[0121] 在一个具体实施例中，总能量道址数可以根据实际应用确定，基于所提供的闪烁脉冲的能量幅值查找表，将不同能量道址对应的不同等级的能量（能量区间）分别对应到相应的脉冲峰值区间上去，使得能量道址（能量区间）跟脉冲峰值区间对应。在下文所述的若干具体实施例中，示例性的总能量道址数为256（N=256）。但是，本领域技术人员可以想到，这些实施例可以根据需要以其他的总道址数实施。

[0122] 本申请实施例中的脉冲幅值（峰值）包括但不限于电流峰值、电压峰值等。进一步的具体实施例中，以脉冲幅值（峰值）可以包括电压峰值为例，各能量道址对应的峰值区间的某一端点处的脉冲电压幅值分别记作V1，V2，V3，……。在下文所述的若干具体实施例中，将基于端点处的脉冲电压幅值V1，V2，V3，……判断待测脉冲是否落入相关的能量道址中，但是，本领域技术人员可以想到，这些实施例可以根据需要以其他类型的脉冲幅值来判断待测脉冲是否落入相关的能量道址中，或者以区间内的其他值（如另一端点或区间中值）或者基于如前所述的单个幅值表征值来判断。

[0123] 在本申请一些实施例中，所述多个道址是等间隔的，即表征的区间范围相等或顺序的单个表征值间隔相等。在进一步的具体实施例中，当道址为能量道址时，可以是能量表征值（严格）等间隔，也可以是幅值表征值（严格）等间隔。例如，当道址为能量道址时，第n个能量道址各自的（单个）能量表征值为En，（单个）幅值表征值为Vn时，在一些具体实施例中，En+2‑En+1=En+1‑En；在另一些具体实施例中，Vn+2‑Vn+1=Vn+1‑Vn。在此，人们将明白，虽然脉冲能量与脉冲（最大）幅值之间存在大致的线性关系，但可以根据需要选择以能量表征值或幅值表征值为基础等间隔划分能量道址，这两种情形都落入本申请范围内。

[0124] 本领域技术人员应当明白的是，所述多个道址也可以是非等间隔的，即表征的区间范围不完全相等或全不相等或顺序的单个表征值间隔不完全相等或完全不相等，这属于本领域技术人员根据本申请的启示容易想到的，在此不再赘述。

[0125] 在另外的实施例中，所述道址可以为幅值道址，每个幅值道址具有各自的幅值表征值。

[0126] 在该实施例中，可以根据需要设置总幅值道址的总数，也可以根据步骤S110所述的参考脉冲或其他参考脉冲等先验信息，确定多个幅值道址共同表征的幅值范围。相应地，可以根据待测脉冲的特征，针对性地设置幅值道址的总数和/或各幅值道址的幅值表征值，在不同的脉冲数字化方案中，幅值道址的总数不同和/或各幅值道址的幅值表征值不同。但在替代的实施例中，可以针对不同的数字化方案均提供固定的幅值道址的总数以及固定的幅值表征值，这落入本申请范围内。例如，针对不同脉冲的数字化方案均提供给定的幅值道址总数N（如N=256）和给定的各幅值道址对应的幅值表征值（如均为V1，V2，V3，……）。

[0127] 在设置多个幅值道址的实施例中，可以不考虑脉冲幅值与能量之间的映射关系。相应地，在设置多个幅值道址的实施例中，可以在获得所述多个待测脉冲的能量信息的步骤（步骤S150）中，根据幅值道址内的脉冲计数和步骤S110提供的幅值‑能量映射关系数据来确定待测脉冲的能量信息，如下文进一步描述。相比之下，在设置多个能量道址的实施例中，可以在获得所述多个待测脉冲的能量信息的步骤（步骤S150）中直接根据能量道址（及其对应的能量表征值）内的脉冲计数来确定待测脉冲的能量信息。

[0128] 在进一步具体实施例中，上文参考能量道址描述的具体特征可以在适合时以不矛盾的方式应用到设置多个幅值道址的实施例中。此外，在下文所述的若干具体实施例、如步骤S140的具体实施例中，根据能量道址及相应的脉冲电压幅值进行描述，人们将明白，这些实施例同样可以基于幅值道址实施，由此获得的新实施例落入本申请的范围内。

[0129] 继续参考图1，脉冲数字化方法还可包括步骤S140，基于设置的多个道址，根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址。

[0130] 在一些实施例中，可以通过动态处理的方式确定各待测脉冲所落入的道址。在一些具体实施例中，所述动态处理涉及对待测脉冲的幅值进行动态处理，使得后续用于比较的脉冲幅值可能有变化。在另一些具体实施例中，所述动态处理涉及将比较器的比较阈值设置为可动态变化的。在本申请的一些实施例中，还可以是两者的结合。

[0131] 在另外的一些实施例中，还可以通过预筛选道址范围的方式减少动态阈值比较的次数。

[0132] 在一些实施例中，还可以通过选通器输出的非动态处理的方式确定各待测脉冲所落入的道址。

[0133] 在如图2所示的对脉冲进行动态处理的实施例中，步骤S140可包括：

[0134] S210：将每个待测脉冲的幅值依次与多个比较器的比较阈值比较；

[0135] S220：在比较前根据前一比较结果选择性调整待测脉冲的幅值；以及

[0136] S230：根据多个比较器的比较结果，确定所述每个待测脉冲对应的道址。

[0137] 在图2所示的实施例中，所述选择性调整可以是，若待测脉冲的幅值小于前一比较器的比较阈值，则不调整待测脉冲的幅值，若大于等于前一比较器的比较阈值，则减小待测脉冲的幅值。在具体的实施例中，待测脉冲的幅值的减小值为前一比较器的比较阈值。

[0138] 在图2所示的实施例中，多个比较器的比较阈值可根据所述多个道址的幅值表征值确定。在进一步的实施例中，所述多个比较器的比较阈值是多个道址的幅值表征值的一部分。在优选实施例中，多个比较器的比较阈值分别由依次二分所述多个按顺序确定的道址（在此简称为二分道址）的幅值表征值确定。在一个具体实施例中，对于N个道址，多个比2 3
较器的比较阈值可以由(1/2)×N, (1/2) ×N,(1/2)×N,……的幅值表征值确定，直至通过比较能够确定待测脉冲所落入的具体道址。在一个示例中，例如N=256，则多个（如8个）比较器的比较阈值可以由第128、64、32、16、8、4、2、1个道址的幅值表征值，如V128、V64、V32、V16、V8、V4、V2、V1确定。

[0139] 由此，本申请实施例中，对脉冲进行动态处理，使得输入每一级比较器的脉冲的幅值都是变化的。

[0140] 具体地，可以通过结合减法器或减法电路、选通器或选通电路以及可选的处理单元来实现待测脉冲的幅值的选择性动态调整（减小）。

[0141] 在如图3所示的具体实施例中，步骤S220可包括：

[0142] S310：根据前一比较结果设置选通器，所述选通器具有用于选择性输出待测脉冲的第一选通支路和第二选通支路；

[0143] S320：将待测脉冲输入设置好的选通器；

[0144] S330：对从第一选通支路输出的待测脉冲进行延时处理；以及

[0145] S340：对从第二选通支路输出的待测脉冲的幅值进行减法处理。

[0146] 在可选的实施例中，所述步骤S310包括：将前一比较器的比较结果输入到处理单元中，且由处理单元设置选通器。

[0147] 下面结合参考图2至图4，描述对脉冲进行动态处理的一个具体示例。图4示出了用于实施对脉冲进行动态处理的第一模块架构图。在该具体示例中，能量道址数为256个，其具有的幅值表征值以V1‑V256表示。

[0148] 如图4所示，该模块架构，也可称为道址确定单元400可以包括多个（如8个）比较器410、多个（如7个）选通器420以及连接所述比较器和选通器的处理单元430。各选通器420可以包括用于选择性输出待测脉冲的第一选通支路421和第二选通支路422，其中在第一选通支路421中可设置延时器440，在第二选通支路422中可设置减法器450。如图4所示，减法器
450可以通过处理单元430设置减小值，减小值大小可以为前一比较器410的比较阈值。

[0149] 在所示的实施例中，多个比较器410设置为多级并行比较器，待测脉冲信号在输入下一级（如n+1级）之前，根据前一级（如n级）比较器的比较结果，选择性地动态调整待测脉冲幅值。在如图4所示的具体实施例中，选择性的动态调整可以通过设置在相邻两级比较器410之间的选通器420及其第一选通支路421和第二选通支路422中分别设置的延时器440和减法器450实现。

[0150] 以总能量道址为256道为例，参考图2至图4，具体描述上述选择性的动态调整的实现过程如下：

[0151] 0）可以给第0级比较器（图4未示出）设置一略大于噪声信号的最大幅值的阈值电压V00，并在该第0级比较器触发后，可进行后续的选择性动态调整脉冲信号来确定道址。

[0152] 1）第一级比较器的第一端（如F端）的比较阈值可根据第128道道址（即，通过二分总能量道址256确定的道址）对应的幅值表征值设置，如能量道址的幅值区间的上限，例如可以以V128表示。当脉冲进入第一级比较器的第二端（如P端）时，如果脉冲能量小于第128道址的能量表征值，则相应地脉冲的幅值将小于第128道道址的比较阈值，由此比较器将输出结果电平0；如果脉冲能量≥第128道道址的能量表征值时，将输出结果电平1。

[0153] 2）脉冲信号还将进入第二级比较器中，更具体地是进入第二级比较器的P端。此时，通过二分前一级比较器对应的道址数确定第二级比较器对应的道址数。在此，第二级比较器的F端比较阈值可以根据第64道道址（即，通过二分前一级道址所确定的道址）对应的幅值表征值设置，如能量道址的幅值区间的上限，例如可以以V64表示。

[0154] 脉冲信号在进入第二级比较器之前还将经过选择性的动态调整。在此，当第一级比较器输出电平0时，进入第二级比较器的脉冲与进入第一级的脉冲一致；当第一级比较器的输出结果为1时，将根据脉冲幅值的前一比较阈值，在此减少V128。

[0155] 在此，在脉冲进入第二级比较器之前，先经过选通器电路、减法器电路、延迟电路。由此，当第一级比较器的输出结果为0时，选通器选择将脉冲幅值不做处理，通过延时器后进入第二级比较器，选通器的两种输出状态下，进入第二级比较器的脉冲的到达时间一致；
当第一级比较器的输出结果为1时，选通器选择将脉冲通过减法器电路，将脉冲幅值减少V128。

[0156] 3）类似地，脉冲信号还将继续进入第三级比较器中，更具体地是进入第三级比较器的P端。此时，通过二分前一级比较器对应的道址数确定第三级比较器对应的道址数。在此，第三级比较器的F端比较阈值可以根据第32道道址（即，通过二分前一级道址所确定的道址）对应的幅值表征值设置，如能量道址的幅值区间的下限，例如可以以V32表示。

[0157] 脉冲信号在进入第三级比较器之前还将经过选择性的动态调整。在此，当第二级比较器输出电平0时，经延时器处理后，进入第三级比较器的脉冲与进入第二级的脉冲一致；当第二级比较器的输出结果为1时，经减法器处理后，将脉冲幅值前一比较阈值，在此减少V64。

[0158] 4）相应地可以参考步骤2）和步骤3）选择性地动态调整待测脉冲幅值。在总能量道址为256的情况下，第四至八级比较器的比较阈值，可以分别由第16、8、4、2、1道道址的对应的幅值表征值设置，如能量道址的幅值区间的上限，在此可以以V16、V8、V4、V2、V1表示。

[0159] 5）统计每一级比较器的输出结果，以确定待测脉冲所落入的道址。例如，当8级比较器的输出为二进制00000000时，对应此脉冲能量为第1道道指，从00000000开始，每增加1对应增加一级能量道指，当8级比较器的输出为二进制10000000时，对应此脉冲能量对应第129道道址，当8级比较器的输出为二进制11111111时，对应此脉冲能量对应第256道道址。

[0160] 继续参考图5和图6，示出了根据本申请的另一实施例。在图5和图6所示的实施例中，可以通过选通器输出的非动态处理的方式确定各待测脉冲所落入的道址。

[0161] 在如图5所示的实施例中，步骤S140可包括：

[0162] S510：将每个待测脉冲输入多级选通器阵列以使得待测脉冲依次通过所述多级选通器阵列的各级选通器；

[0163] S520：在使得待测脉冲通过各级选通器之前，将待测脉冲与所通过的选通器关联的比较器相比较，根据比较结果设置选通器，确定输出待测脉冲的选通器的选通支路；以及[0164] S530：根据多级选通器阵列的输出，确定待测脉冲对应的道址。

[0165] 在如图5和图6所示本申请实施例中，提供了根据选通器输出的非动态处理的方式确定各待测脉冲所落入的道址的具体示例。图6示出了用于确定待测脉冲所落入的道址的第二模块架构图。在该具体示例中，能量道址数同样可以为256个，其具有的幅值表征值以V1‑V256表示。

[0166] 如图6所示，该模块架构，也可称为道址确定单元600可以包括多级选通器阵列且每个选通器611、612、612’、613、……、618具有关联的比较器621。为了简明起见，图6仅示出了第一级选通器611关联的比较器621。此外，虽然图6未示出，但可以想到该模块架构也可以包括处理单元。

[0167] 如图6所示，各选通器611、612、612’、613、……、618可具有用于选择性输出待测脉冲的第一选通支路6111和第二选通支路6112，非最后一级的选通器通过所述第一和第二选通支路分别连接下一级的两个选通器，而最后一级选通器的第一和第二选通支路6181、6182可以作为多级选通器阵列的输出。

[0168] 在本申请实施例中，多级选通器阵列可以基于二分法构造。在进一步的具体实施例中，第一级选通器对应由所述多个道址的总道址数二分所确定的第一道址且由所述第一道址限定出用于下级选通器的两个道址区间；其余各选通器对应由其连接的上级选通器限定的道址区间二分所确定的第二道址且由所述第二道址限定出用于下级选通器或用于输出的两个道址区间。相应地，各比较器的比较阈值由关联选通器对应道址的幅值表征值确定。

[0169] 如图6所示的具体示例中，第一级选通器611对应的道址可以由总能量道址数二分确定，如第128道道址，并且相应地限定了用于下级选通器612、612’的两个道址区间，如第1道道址到第128道道址，即[1,128]和第129道道址到第256道道址，即[129,256]。相应地，第一级选通器611关联的比较器621的比较阈值可以根据第128道道址的幅值表征值确定，如V128。

[0170] 进一步地，在图6所示的实施例中，可以根据下级选通器所连接的选通支路相应地分配这两个道址区间。如图6所示，连接第一级选通器611的第一选通支路6111的第二级选通器612可分配从第1道道址到第128道道址的道址区间，并相应地对应于由该道址区间二分所对应的道址，如64道址。如图6所示，连接第一级选通器611的第二选通支路6112的第二级选通器612’可分配从第129道道址到第256道道址的道址区间，并相应地对应于由该道址区间二分所对应的道址，如192道址。相应地，第二级选通器612关联的比较器（未示出）的比较阈值可以根据第64道道址的幅值表征值确定，如V64；第二级选通器612’关联的比较器（未示出）的比较阈值可以根据第192道道址的幅值表征值确定，如V192。

[0171] 在此，可以相应地确定后续级别的选通器对应的道址及相关联的比较器的比较阈值。

[0172] 由此，人们将明白，最后一级（如第8级）选通器的两个选通支路可以构成多级选通器的输出，并且可以根据多级选通器的输出确定待测脉冲所落入的道址。例如，如图6所示，当由第8级选通器618的第一选通支路6181输出待测脉冲时，意味着该待测脉冲落入第1道址内。

[0173] 人们将明白，其他实施例所描述的方法特征或模块架构特征可以根据需要以不矛盾的方式与图5和图6所示的实施例相结合。

[0174] 在另外的实施例中，如前所述地，可以通过设置动态比较阈值来对脉冲、如闪烁脉冲所落入的道址进行计数。

[0175] 在进一步的实施例中，设置动态比较阈值可以通过多级比较或单级比较来实现。

[0176] 在如图7所示的实施例中，示出了通过多级比较设置动态比较阈值。具体地，步骤S140可包括：

[0177] S710：使每个待测脉冲的幅值进行多级比较的第一级比较以确定待测脉冲所落入的道址区间，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个道址区间；

[0178] S720：依次进行下一级比较以确定待测脉冲落入的道址区间，直至完成最后一级比较，所述下一级比较的比较阈值根据上一级比较确定的道址区间确定；以及

[0179] S730：根据最后一级比较结果确定待测脉冲落入的道址。

[0180] 本申请实施例中，通过对比较器赋予动态变化的阈值，可实现对闪烁脉冲按照能量道址计数。

[0181] 作为解释而非限制地，上述的多级比较可以通过不同类型的多级比较单元来实施，道址确定单元可以为或包括该多级比较单元。人们可以想到，多级比较单元的模块架构可以具有或不具有“实体的”多级比较结构，只要能够实现基于动态阈值的多级比较即可，本申请实施例意图涵盖这两种情形。

[0182] 例如，在一些实施例中，可以通过连接多个并行延时线路的单个或多个比较器来实现不具有“实体的”多级比较结构的多级比较，其中同级中的多个不同比较或者不同级别的比较可以通过延时线路的不同延时结合可调比较器实现。

[0183] 例如，在另外的实施例中，可以提供对应于多级比较的“实体的”多级比较结构，“实体的”多级比较结构的级数对应于多级比较的级数，每级比较结构中的比较器数量对应于每级比较中的个数。

[0184] 下文将结合附图描述上述实施例的示例性模块架构。

[0185] 在一些优选实施例中，每级比较的比较阈值个数相同，从而每级比较的比较阈值界定的道址区间个数相同。

[0186] 在进一步的优选实施例中，每级比较的比较阈值界定的道址区间是均分的。在此，在一个具体实施例中，第一级比较设置的比较阈值使得所述第一级比较的比较阈值界定的道址区间均分所述多个道址；下一级比较设置的比较阈值使得所述下一级比较的比较阈值界定的道址区间均分上一级比较所确定的道址区间。

[0187] 具体地，以总能量道址数为N=mn（例如N=256）为例，可以通过设置动态阈值，对待n测闪烁脉冲进行（m‑1）×n（m大于等于2）次阈值比较，以确定脉冲所落入的m个道址中的某个能量道址，其中n为级数，m为每一级由预设（m‑1）个比较阈值界定的脉冲（最大）幅值区间数。人们将明白，鉴于能量道址、能量区间与脉冲幅值区间的对应关系，本申请实施例涵盖划分m个幅值区间、能量区间和/或道址区间的等效替换。

[0188] 如前所述，多级比较单元的模块架构可以不具有“实体的”多级比较结构，如通过延时线路的不同延时结合可调比较器实现。

[0189] 在此实施例中，多级比较由不具有实体多级比较结构的第一多级比较单元实施。第一多级比较单元可包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，其中至少部分延时线路的延时时间不相同。

[0190] 在进一步的实施例中，可调比较器为单个，所述多个并行延时线路的延时时间均不相同。

[0191] 在进一步的实施例中，以总能量道址数为N=mn（例如N=256）为例，对待测闪烁脉冲最多进行（m‑1）×n（m大于等于2）次阈值比较，可以仅采用（m‑1）×n个并行延时线路结合单个比较器实现。

[0192] 如图8和图10所示的实施例只采用一个比较器结合延时线路实现脉冲信号的能量道址划分，在此比较器的负输入端所设阈值由仲裁器决定。通过配备相应的延时线路，在接收到不同延时的脉冲信号时，可以设置不同的比较阈值。具体地，脉冲信号从外部输入该第一多级比较单元时，将分别被送进若干个延时不等的线路，该若干条回路最终都将信号输入到同一个比较器的正输入端处，即脉冲分别以一定的时间间隔在若干个时间点输入比较器。

[0193] 本申请实施例涵盖不同的比较器阈值的设置方式及延时线路的相应匹配方式。

[0194] 在图8所示的实施例中，每级比较的比较阈值为1个，从而二分界定两个道址区间，即m=2。

[0195] 如图8所示，以总能量道址数为N=mn（例如N=256）为例（图9），第一多级比较单元800包括多个（8个）延时不等的延时线路8101‑8108、连接该延时线路8101‑8108的可调比较器820以及操作连接可调比较器820的仲裁器830。

[0196] 下面结合图8和图9描述比较过程。

[0197] 脉冲信号输入该第一级比较单元800时，将分别被送进多个（8个）延时不等的延时线路8101‑8108，该多个（8个）延时不等的延时线路8101‑8108输入到同一可调比较器820的正输入端处，即脉冲分别以一定的时间间隔在八个时间点输入比较器。

[0198] 可调比较器820的负输入端所设阈值由仲裁器830决定，仲裁器可根据所设置的道址的幅值表征值来设置可调比较器820的比较阈值，从而实现不同脉冲能量所对应的脉冲幅值依次输入到比较器的负输入端与待测脉冲进行比较。

[0199] 以图9示意性地示出的二分法多级比较为例。若以总能量道址数为N=mn（例如N=8
256），即2 道址，将比较（2‑1）×8=8次。不等的延时在图8中以个数不同的延时器示意性示出，即经过8个不同延时后输入（达到将一个信号循环输入八次的效果）。在图8和图9所示的实施例中，将实现8级比较且每级比较的比较阈值为1个，但是不存在实体的8级比较结构，而是仅利用了1个可调比较器。

[0200] 继续参考图9，首先，在第一级比较中根据总能量道址数二分得到两个道址区间，即第1至128道址以及第129至256道址（也可以用幅值区间表示，如V1‑V128和V129‑V256），相应的比较阈值为第128道道址的幅值表征值，如V128。

[0201] 经第一级比较，若脉冲信号幅值能越过比较阈值V128，则第一级比较结果为脉冲幅值位于V129‑V256，则基于第一级比较所确定的脉冲信号落入的道址区间（幅值区间）确定第二级的比较阈值，如可设置为V192，从而进一步二分界定出第二级的两个道址区间（幅值区间），如V129‑V192、V193至V256。

[0202] 经第二级比较，若脉冲信号幅值能越过比较阈值V192，则第二级比较结果为幅值位于V193‑V256之间。因此，可相应地基于第二级比较所确定的道址区间（幅值区间）确定第三级的比较阈值，例如可设置为V224，从而进一步二分界定出第三级的两个道址区间（幅值区间），如V193‑V224、V225至V256。

[0203] 经第三级比较，若脉冲信号幅值能越过比较阈值V224，则第三级比较结果为幅值位于V225‑V256之间。因此，可相应地基于第三级比较所确定的道址区间（幅值区间）确定第四级的比较阈值，例如可设置为V240，从而进一步二分界定出第四级的两个道址区间（幅值区间），如V225‑V240、V241至V256。

[0204] 经第四级比较，若脉冲信号幅值能越过阈值V240，则第四级比较结果为幅值位于V241‑V256之间。因此，可相应地基于第四级比较所确定的道址区间（幅值区间）确定第五级的比较阈值，例如可设置为V248，从而进一步二分界定出第五级的两个道址区间（幅值区间），如V241‑V248、V249至V256。

[0205] 经第五级比较，若脉冲信号幅值能越过阈值V248，则第五级比较结果为幅值位于V249‑V256之间。因此，可相应地基于第五级比较所确定的道址区间（幅值区间）确定第六级的比较阈值，例如可设置为V252，从而进一步二分界定出第六级的两个道址区间（幅值区间），如V249‑V252、V253至V256。

[0206] 经第六级比较，若脉冲信号幅值能越过阈值V252，则第六级比较结果为幅值位于V253‑V256之间。因此，可相应地基于第六级比较所确定的道址区间（幅值区间）确定第七级的比较阈值，例如可设置为V254，从而进一步二分界定出第七级的两个道址区间（幅值区间），如V253‑V254、V255至V256。

[0207] 经第七级比较，若脉冲信号幅值能越过阈值V254，则第七级比较结果为幅值位于V255‑V256之间。因此，可相应地基于第七级比较所确定的道址区间（幅值区间）确定第八级的比较阈值，例如可设置为V255，从而进一步二分界定出第八级的两个道址区间（幅值区间），在此为两个道址（幅值），如V255、V256。脉冲信号幅值能越过比较阈值V255，则该脉冲信号的幅值位于V255（不含）‑V256之间，则脉冲信号位于第256能量道址。可见，经8次比较可确定脉冲（幅值）对应的能量道址。

[0208] 在此，当所有延时线路上的脉冲都通过比较器后，根据比较器的输出结果，可以确定出该脉冲对应于具体哪一个道址。

[0209] 在本申请实施例中，仲裁器可以通过微控制单元（MCU）实现，并且仲裁器可以通过数模转换器（DAC）控制比较阈值的变化。

[0210] 如前所述地，传统MVT方法采用固定阈值和复杂的拟合计算，局限于特定能量段，需要精确的时间信息，且存在死时间。这导致了处理效率低、硬件资源消耗大以及高温耐受能力较差等不利之处。相比之下，本实施例通过动态阈值设置与简化的处理过程，直接对未知脉冲进行采样并归类至相应能量道址。这样，无需拟合计算、TDC和精确时间信息。相较于传统方法，本方案简化了脉冲能量获取过程，节省了硬件资源，降低了FPGA功耗，提高了高温耐受能力。此外，本发明通过阈值比较和查表操作大幅缩短死时间，可实现连续脉冲处理，有效提高了系统性能。

[0211] 人们可以想到，在其他的实施例中，可以在每级比较的比较阈值大于1。

[0212] 如图10所示的实施例中，每级的比较阈值为3个，从而四分界定四个道址区间，即mn=4。同样以总能量道址数为N=m（例如N=256）为例，则多级比较为4级，每一级有3个比较阈值。

[0213] 类似于图8所示的实施例，图10所示的实施例中，只采用一个比较器结合延时线路实现脉冲信号的能量道址划分，在此比较器的负输入端所设阈值由仲裁器决定。

[0214] 如图10所示，第一多级比较单元1000包括多个（12个）延时不等的延时线路10101‑10112、连接该延时线路10101‑10112的可调比较器1020以及操作连接可调比较器1020的仲裁器1030。

[0215] 下面结合图10和图11描述比较过程。

[0216] 如前所述地，在图10所示的实施例中，第一多级比较单元1000的模块架构可以不具有“实体的”多级比较结构，而是通过多个并行的延时线路和单个可调比较器实现多级比较。

[0217] 在图10所示的具体实施例中，经过第一级比较后，将第一级比较所确定的道址区间进行四等分，由仲裁器依次为第二级比较设置相应的比较阈值，根据第二级比较结果，将第二级比较所确定的道址区间再进行四等分，由此依次完成全部多级比较。

[0218] 由此，取决于脉冲所落入的道址区间，如果每级仅需要比较一次比较阈值即可确定脉冲所落入的道址区间，则最少只需要4次可以确定能量道址；如果每级均需要比较完3个比较阈值都才能确定所落入的道址区间，则最多需要12次可以确定能量道址。相应地，由于不具有“实体的”多级比较结构，前述的多个（12个）延时不等的延时线路10101‑10112可能动态地适用于多级比较的不同比较次数，如4至12次之间。在图10所示的实施例中，在同级比较，用于比较的比较阈值优选从小到大。

[0219] 继续参考图10和图11描述四分界定四个道址区间的一个具体示例。

[0220] 在第一级比较中，仲裁器1030可设置用于第一级比较的3个比较阈值，如V64、V128、V192。优选地，在第一级比较中，按照从小到大的顺序依次比较V64、V128、V192，且在确定脉冲落入的道址区间后，可不再比较剩余的比较阈值。例如，在图11所示的示例中，脉冲处于第193道道址，其对应的幅值表征值例如表示为V193。由此，脉冲幅值依次越过第一级比较的第1个比较阈值V64、第2个比较阈值V128、第3个比较阈值V192。由此，可以确定脉冲所处的幅值范围是V193‑V256，即位于第193至256道道址区间内。

[0221] 在第二级比较中，仲裁器1030可根据第一级比较结果，确定道址区间（幅值区间）位于V1（0）‑V64、V65‑V128、V129‑V192或V193‑V256中哪一个（例如前述的V193‑V256），并相应地在第一级比较确定的道址区间中设置用于第二级比较的3个比较阈值以四等分第一级比较确定的道址区间，由此依次完成全部四级比较。

[0222] 例如，假设脉冲幅值是位于第1至第64道址，具体为第1‑4道址（未示出），即表示为0‑V64（具体为V4）：

[0223] 先给比较器设置第一级的第1个比较阈值（最小阈值）V64，如果第一个进入比较器的脉冲信号与该阈值比较，如果不能越过该阈值，则该脉冲信号的幅值位于0‑V64之间；

[0224] 进而，给比较器的阈值设置第二级的比较阈值，则选择先给比较器设置为第二级的第1个比较阈值（最小阈值）V16，经延时的第二个脉冲信号输入比较器，如果不能越过阈值V16，则该脉冲信号的幅值位于0‑V16之间；

[0225] 进而，给比较器的阈值设置第三级的比较阈值，则选择先给比较器设置为第三级的第1个比较阈值（最小阈值）V4，经延时的第三个脉冲信号输入比较器，如果不能越过阈值V4，则该脉冲信号的幅值位于0‑V4之间；

[0226] 进而，给比较器的阈值设置第四级的比较阈值，则选择先给比较器设置为第四级的第1个比较阈值（最小阈值）V1，经延时的脉冲信号输入比较器，如果不能越过阈值V1，则该脉冲信号的幅值位于0‑V1之间，即位于第1能量道址；如果脉冲信号越过V1，则给比较器设置第四级的第2个比较阈值V2，如果不能越过阈值V2，则该脉冲信号的幅值位于V1‑V2之间，即位于第2能量道址；如果脉冲信号越过V2，则给比较器设置第四级的第3个比较阈值V3，如果不能越过阈值V3，则该脉冲信号的幅值位于V2‑V3之间，即位于第3能量道址；如果脉冲信号越过V3，则该脉冲信号的幅值位于V3‑V4之间，即位于第4能量道址。

[0227] 由此，图10所示的采用四分法确定比较阈值的实施例具有图8所示的简单的采用二分法确定比较阈值的实施例的优点。此外，图10所示实施例通过采用四分法，实现了位扩展的动态阈值成谱，由此具有更好的工作效率与结构灵活性，并且可根据应用场景的不同需求对比较器链（即，每级的比较器个数和比较级数）进行调整。

[0228] 与图10所示的实施例不同，图12所示的实施例采用多个比较器结合延时线路实现脉冲信号的能量道址划分。

[0229] 由此，在图12所示的实施例中，可调比较器为多个，不同的比较器连接不同的延时线路，连接同一比较器的延时线路的延时时间均不相同。

[0230] 如图12所示，第一多级比较单元1200包括多个（12个）延时不等的延时线路12101‑12112、多个（3个）可调比较器1221‑1223以及操作连接可调比较器1221‑1223的仲裁器
1230。多个（12个）延时不等的延时线路12101‑12112分成对应所述多个（3个）可调比较器
1221‑1223的多组延时线路，每组连接一个可调比较器。连接同一可调比较器的同组延时线路，如12101‑12104、12105‑12108或12109‑12112的延时时间各不相同。但如图12所示，各组延时线路可以具有相同的延时配置。

[0231] 在此，可以参考上文图8和图10所述实施例，利用图12所示的第一多级比较单元1200实现基于动态比较阈值的多级比较，在此不赘述。

[0232] 在一个优选实施例中，所述多个可调比较器的个数可以对应于每级比较的比较阈值个数。例如在图12所示的实施例中，可调比较器的个数（3个）对应于基于四分法的每级比较阈值的个数。在此优选实施例中，可以实现同时进行同级的不同比较阈值的比较。

[0233] 如前所述，还可以提供对应于多级比较的“实体的”多级比较结构来对比较器赋予动态变化的阈值，实现对闪烁脉冲按照能量道址计数。

[0234] 下文将结合附图描述具有“实体的”多级比较结构的实施例的示例性模块架构。在此实施例中，多级比较由具有实体多级比较结构的第二多级比较单元实施。第二多级比较单元包括连接待测脉冲输入的多个比较器子单元和操作连接所述多个比较器子单元的仲裁器，其中每个比较器子单元对应所述多级比较之一且包括单个或多个并行的可调比较器，相邻比较器子单元之间设置有延时器。

[0235] 在一些优选实施例中，每级比较的比较阈值个数相同，从而每级比较的比较阈值界定的道址区间个数相同。

[0236] 在进一步的实施例中，以总能量道址数为N=mn（例如N=256）为例，对待测闪烁脉冲最多进行（m‑1）×n（m大于等于2）次阈值比较，也可以采用n级比较器子单元（每级比较器子单元具有（m‑1）个比较器）结合相邻多级比较器子单元之间的延时器实现。

[0237] 在图13所示的实施例中，设置了实体的多级比较器子单元（8级），每级的实体比较器个数为1个，从而二分界定两个道址区间，即m=2。

[0238] 就多级比较而言，图13所示的实施例类似于图8所示的实施例。结合参考图13和图n 89，若以总能量道址数为N=m（例如N=256），即2道址，将比较（2‑1）×8=8次。

[0239] 由此，如图13所示，第二多级比较单元1300包括连接待测脉冲输入的多个（8个）比较器子单元1310和操作连接所述多个比较器子单元1310的仲裁器1320，其中每个比较器子单元1310对应所述多（8）级比较之一且包括单个可调比较器1311，相邻比较器子单元之间设置有延时器1330。

[0240] 继续参考图13和图9，每一级可采用一个比较器与脉冲峰值电压进行比较，则每一次比较在两个道址区间（幅值区间）之间进行判断，即该级比较器所设的比较阈值以上或以下，并经过8级比较后，可以确定脉冲落入256道址中的哪一个，进而例如形成256道能谱。在图13所示的示例中，可以在各级比较器子单元的可调比较器的负输入端输入一个阈值电压，并且在各级比较器子单元之间设置延时器以例如形成一个微小的延时（例如5ns），由此串行输入到多个（8个）比较器子单元的比较器正输入端的脉冲信号以不同的延时时间分别被所述多个（8个）比较器子单元处理，通过最后一级如第8级比较器后可以确定脉冲、如闪烁脉冲位于哪个能量道址。

[0241] 下文将结合图9描述利用图13所示的第二多级比较单元1300，基于二分法确定输入脉冲、如闪烁脉冲信号的脉冲幅值位于哪个能量道址对应的脉冲幅值区间的具体示例。

[0242] 根据二分法，1 256能量道址的中间能量道址为第128能量道址，可以据此给第一~级比较器子单元的比较器设置第一比较阈值，即第128能量道址的幅值表征值，并且由该比较阈值可以界定两个道址区间，即1 128能量道址和第129 256能量道址。通过将输入的脉~ ~
冲信号幅值与第一比较阈值比较，判断该脉冲信号位于1 128能量道址区间内，还是位于第~
129 256能量道址对应的脉冲峰值区间内。若比较器输出为1，表示输入信号的脉冲峰值已~
越过第128能量道址对应的脉冲幅值表征值，则输入脉冲信号位于第129 256道址区间内；
~
若比较器输出为0，表示输入信号的脉冲峰值没有越过第128能量道址对应的脉冲幅值表征值，则输入脉冲信号峰值位于第1 128道址区间内。将第一级比较器子单元的比较器的比较~
结果输入仲裁器，仲裁器根据该比较结果判断输入的脉冲信号位于哪个能量道址区间或者说能量道址区间对应的脉冲幅值区间，并根据该能量道址区间继续以二分法给第二级比较器子单元的比较器设置比较阈值，以此类推，直至通过最后一级比较器子单元的比较器确定出输入的闪烁脉冲信号位于哪个能量道址内，然后例如可通过计数单元对该能量道址内的脉冲计数加1。例如以256道能量道址为例，第1道道址可对应 00000000，第256道道址可对应11111111。

[0243] 人们将明白，若需要得到精度更高的能谱，可增加比较器链的长度，即每级的比较器个数和比较器级数。

[0244] 如前所述地，传统MVT方法采用固定阈值和复杂的拟合计算，局限于特定能量段，需要精确的时间信息，且存在死时间。这导致了处理效率低、硬件资源消耗大以及高温耐受能力较差等不利之处。相比之下，本实施例通过动态阈值设置与简化的处理过程，直接对未知脉冲进行采样并归类至相应能量道址。这样，无需拟合计算、TDC和精确时间信息。相较于传统方法，本方案简化了脉冲能量获取过程，节省了硬件资源，降低了FPGA功耗，提高了高温耐受能力。此外，本发明通过阈值比较和查表操作大幅缩短死时间，可实现连续脉冲处理，有效提高了系统性能。

[0245] 在图14所示的实施例中，设置了实体的多级比较器子单元（4级），每级的实体比较器个数为3个，从而四分界定四个道址区间，即m=4。

[0246] 就多级比较而言，图14所示的实施例类似于图10所示的实施例。结合参考图14和n 8图11，若以总能量道址数为N=m（例如N=256），即2道址，将比较4次。

[0247] 由此，如图14所示，第二多级比较单元1400包括连接待测脉冲输入的多个（4个）比较器子单元1410和操作连接所述多个比较器子单元1410的仲裁器1420，其中每个比较器子单元1410对应所述多（4）级比较之一且包括多个（3个）并行的可调比较器1411‑1413，相邻比较器子单元之间设置有延时器1430。

[0248] 人们将明白，图10和图13所示实施例的特征可以根据需要以不矛盾的方式结合到图14的实施例中以得到新的实施例，在此不再赘述。

[0249] 下文将结合图11描述利用图14所示的第二多级比较单元1400，基于四分法确定输入脉冲、如闪烁脉冲信号的脉冲幅值位于哪个能量道址对应的脉冲幅值区间的具体示例。

[0250] 如图14所示的具体示例中，提供了实体的4级比较器子单元1410，每级比较器子单元具有3个实体的可调比较器，由此可以界定出4个道址区间（或表示为4个能量区间或幅值区间）。在此，可以表示为n=4，m=4，即有n=4级比较，每一级将未知的能量范围划分为m=4个能量区间。

[0251] 结合参考图14和图11，第一级比较器子单元的3个比较器的负输入端可以基于四等分256道道址的第64、128、192道道址确定第一级的3个比较阈值，例如表示为V64,V128,V192。若待测脉冲幅值（峰值）仅越过了V64而没有越过V128，则仲裁器可以确定该脉冲的能量位于第64道与第128道之间。由此，在第二级比较中，仲裁器会通过上一级的比较结果所确定的道址区间，如V65‑V128，对第二级比较器子单元的3个比较器的阈值进行设置，将区间[V65,V128]进行四等分，以此类推，完成四级比较，最终确定该脉冲在能谱上所属具体道址。

[0252] 由此，图14所示的采用四分法确定比较阈值的实施例具有图13所示的简单的采用二分法确定比较阈值的实施例的优点。此外，图14所示实施例通过采用四分法，实现了位扩展的动态阈值成谱，由此具有更好的工作效率与结构灵活性，并且可根据应用场景的不同需求对比较器链（即，每级的比较器个数和比较级数）进行调整。

[0253] 在图8至图14所示的实施例中，所述第一级比较的比较阈值根据所述多个道址的总数确定的。然而，可以想到根据脉冲特点或者其他特征确定第一级比较的比较阈值，以减小比较次数。

[0254] 在一个实施例中，第一级比较的比较阈值可以根据给定的先验道址区间确定。人们将明白，所述先验道址区间可以涵盖对应的能量区间、幅值区间等等同情形。

[0255] 在一些实施例中，所述给定的先验道址区间为1个，所述第一级比较的比较阈值为1个且根据所述先验道址区间的端点道址之一的幅值表征值确定。

[0256] 在一个示例中，例如仍以总能量道址数为N=mn（例如N=256）为例，根据脉冲特点确定一先验道址区间为小于某一道址，如小于64道址，则可以根据该先验区间确定第一级的比较阈值。更具体地，可以根据该先验道址区间的端点（上端）道址（如64道址）确定比较阈值，例如根据第64道址对应的幅值特征值设定，例如表示为V64。人们将明白，可以根据不同的脉冲特点设置该先验道址区间。例如，在脉冲中子饱和度测井中，考虑到伽马射线对应的闪烁脉冲约80％的脉冲能量所对应的道址都低于64，故将道址区间设置为小于64道址，并进而如前所述地，将第一比较的比较阈值设置为V64。

[0257] 在本申请实施例中，在第一级比较中，可判断该脉冲位于先验道址区间（位于低能段）还是不位于先验道址区间（位于高能段）。然后，可以在后续级别比较中通过二分法或四分法的原则动态设置比较阈值。

[0258] 根据给定的先验道址区间确定第一级比较的比较阈值的实施例可以在根据本申请实施例中的多级比较单元实现，即可以基于延时线路结合比较器的模块架构实现，也可以基于“实体的”多级比较器子单元结构实现，例如图8、图10、图12、图13、图14所示的那些多级比较单元或者其类似结构。

[0259] 下面将以图15所示的第二多级比较单元1500为例描述根据给定的先验道址区间确定第一级比较的比较阈值的实施例，在此实施例中非第一级比较通过二分法实现。图15所示的第二多级比较单元1500类似于图13所示的第二多级比较单元1300，区别在于图15所示的第二多级比较单元1500多了两级比较器子单元，即总共十级比较器子单元1510。

[0260] 此外，该实施例与上文结合图13和图9所述的实施例不同之处在于，在该实施例中根据上述先验道址区间的上端点（第64道址）设置第一级比较器子单元1510中的比较器1511的比较阈值，例如为V64。

[0261] 若第一级比较的比较结果是脉冲能量位于先验道址区间内（位于低能段），脉冲幅值位于0‑V64，则可按照二分法将第二级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V32；假定脉冲信号幅值能越过阈值V32，则该脉冲信号的幅值位于V32‑V64之间，则可按照二分法将第三级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V48；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V48，则该脉冲信号的幅值位于V32‑V48之间，则可按照二分法将第四级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V40；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V40，则该脉冲信号的幅值位于V32‑V40之间，则可按照二分法将第五级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V36；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V36，则该脉冲信号的幅值位于V32‑V36之间，则可按照二分法将第六级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V34；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V34，则该脉冲信号的幅值位于V32‑V34之间，则可按照二分法将第七级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V33；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V33，则该脉冲信号的幅值位于V32‑V33之间，即为第33能量道址。可见，经7级比较即确定了脉冲幅值对应的能量道址。

[0262] 在闪烁脉冲约80％的脉冲能量所对应的道址都低于64的示例中，80%的脉冲比较次数减少了1次。

[0263] 若第一级比较的比较结果是脉冲能量属于高能段（即先验道址区间之外），脉冲幅值位于V64‑V256，则可按照二分法将第二级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V160；假定脉冲信号幅值能越过阈值V160，则该脉冲信号的幅值位于V160‑V256之间，则可按照二分法将第三级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V208；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V208，则该脉冲信号的幅值位于V160‑V208之间，则可按照二分法将第四级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V184；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V184，则该脉冲信号的幅值位于V160‑V184之间，则可按照二分法将第五级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V172；假定脉冲信号幅值能越过阈值V172，则该脉冲信号的幅值位于V172‑V184之间，则可按照二分法将第六级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V178；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V178，则该脉冲信号的幅值位于V172‑V178之间，则可按照二分法将第七级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V175；假定脉冲信号幅值能越过阈值V175，则该脉冲信号的幅值位于V175‑V178之间，则可按照二分法将第八级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V177；假定脉冲信号幅值能越过阈值V177，则该脉冲信号的幅值位于V177‑V178之间，位于第178能量道址；如果脉冲信号不能越过阈值V177，则脉冲信号的幅值位于V175‑V177之间，则可按照二分法继续将第九级比较器子单元中的比较器的比较阈值设置为V176，假定脉冲信号幅值能越过阈值V176，则该脉冲信号的幅值位于V176‑V177之间，位于第177能量道址。可见，经8‑10级比较即确定了脉冲幅值对应的能量道址。

[0264] 在闪烁脉冲约80％的脉冲能量所对应的道址都低于64的示例中，由于只有约20%的脉冲位于高能段（即先验道址区间之外），虽然这些闪烁脉冲的次数多了1‑2次，但对于全部待测脉冲而言，仍可以获得比较量显著减少的效果。

[0265] 由此，除第一级比较器子单元外，之后的每一个比较器子单元的比较器的负输入端都会根据前一级比较器子单元的输出结果，由仲裁器根据该结果所划分的能量范围以二分法为原则选取下一级比较器子单元的比较器负输入端应设的阈值电压，并且在各级比较器子单元之间设置延时器以例如形成一个微小的延时（例如5ns），由此串行输入到多个比较器子单元的比较器正输入端的脉冲信号以不同的延时时间分别被所述多个比较器子单元处理，通过最后一级（由仲裁器根据第一级比较器的输出结果确定）比较器后可以确定脉冲、如闪烁脉冲位于哪个能量道址。

[0266] 人们可以想到，可以通过改造图8所示的第一多级比较单元来实现上述实施例的多级比较，例如通过增加两路延时线路。

[0267] 此外，根据给定的先验道址区间确定第一级比较的比较阈值的实施例中，非第一级比较可以通过四分法实现。

[0268] 下面将以图16所示的第二多级比较单元1600为例描述根据给定的先验道址区间确定第一级比较的比较阈值的实施例，在此实施例中非第一级比较通过四分法实现。图16所示的第二多级比较单元1600类似于图14所示的第二多级比较单元1600，区别在于图16所示的第二多级比较单元1600多了一级比较器子单元，即总共五级比较器子单元1610，但第一级比较器子单元的比较器的个数为1个。

[0269] 此外，该实施例与上文结合图14和图11所述的实施例不同之处在于，在该实施例中根据上述先验道址区间的上端点（第64道址）设置第一级比较器子单元1610中的比较器1611的比较阈值，例如为V64。

[0270] 若第一级比较的比较结果是脉冲能量位于先验道址区间内（位于低能段），则该脉冲信号的幅值位于0‑V64之间；则可按照四分法将第二级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V16、V32、V48；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V16，则该脉冲信号的幅值位于0‑V16之间；则可按照四分法将第三级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V4、V8、V12；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V4，则该脉冲信号的幅值位于0‑V4之间；则可按照四分法将第四级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V1、V2、V3；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V1，则该脉冲信号的幅值位于0‑V1之间，即位于第1能量道址；如果脉冲信号越过V1、不能越过阈值V2，则该脉冲信号的幅值位于V1‑V2之间，即位于第2能量道址；如果脉冲信号越过V2、不能越过阈值V3，则该脉冲信号的幅值位于V2‑V3之间，即位于第3能量道址；如果脉冲信号越过V3，则该脉冲信号的幅值位于V3‑V4之间，即位于第4能量道址。可见，采用4级比较即确定脉冲幅值对应的能量道址。

[0271] 在闪烁脉冲约80％的脉冲能量所对应的道址都低于64的示例中，80%的脉冲的第一级比较均只需要1次。

[0272] 若第一级比较的比较结果是脉冲能量属于高能段（即先验道址区间之外），则该脉冲信号的幅值位于V64‑V256之间；则可按照四分法将第二级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V112、V160、V208；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V112，则该脉冲信号的幅值位于V64‑V112之间；则可按照四分法将第三级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V76、V88、V90，经延时的脉冲信号输入比较器；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V76，则该脉冲信号的幅值位于V64‑V76之间；则可按照四分法将第四级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V67、V70、V73，经延时的脉冲信号输入比较器；假定脉冲信号幅值不能越过阈值V67，则该脉冲信号的幅值位于V64‑V67之间；则可按照四分法将第五级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V65、V66、V67，如果脉冲信号不能越过V65，则该脉冲信号的幅值位于V64‑V65之间，即位于第65能量道址；如果脉冲信号越过V65、不能越过阈值V66，则该脉冲信号的幅值位于V65‑V66之间，即位于第66能量道址；如果脉冲信号越过V66、不能越过阈值V67，则该脉冲信号的幅值位于V66‑V67之间，即位于第67能量道址。可见，采用5级比较即确定脉冲幅值对应的能量道址。

[0273] 在闪烁脉冲约80％的脉冲能量所对应的道址都低于64的示例中，由于只有约20%的脉冲位于高能段（即先验道址区间之外），而且脉冲的第一级比较均只需要1次。因此，虽然这些闪烁脉冲的次数多了1级，但对于全部待测脉冲而言，仍可以获得比较量显著减少的效果。

[0274] 人们可以想到，可以通过改造图10或12所示的第一多级比较单元来实现上述实施例的多级比较，例如通过增加一路延时线路。

[0275] 在一些实施例中，所述给定的先验道址区间为1个，所述第一级比较的比较阈值为2个且分别根据所述先验道址区间的两个端点道址的幅值表征值确定。

[0276] 在一个示例中，例如仍以总能量道址数为N=mn（例如N=256）为例，根据脉冲特点确定一先验道址区间为大于第一道址且小于第二道址，如60至64道址，则可以根据该先验区间确定第一级的比较阈值。更具体地，可以根据该先验道址区间的两个端点道址（如60道址和64道址）确定比较阈值，例如根据第60和第64道址对应的幅值特征值设定，例如表示为V60和V64。人们将明白，可以根据不同的脉冲特点设置改先验道址区间。例如，在脉冲中子饱和度测井中，假设有显著部分的伽马射线对应的闪烁脉冲的脉冲能量所对应的道址位于60至64道址之间，故将先验道址区间设置为60至64道址，并进而如前所述地，将第一比较的比较阈值设置为V60和V64。

[0277] 下面将以图17所示的第二多级比较单元1700为例描述根据给定的先验道址区间确定第一级比较的比较阈值的实施例，在此实施例中非第一级比较通过四分法实现。图17所示的第二多级比较单元1700类似于图16所示的第二多级比较单元1600，区别在于图17所示的第二多级比较单元1700中的第一级比较器子单元1710的比较器1711、1712的个数为2个。

[0278] 若第一级比较的比较结果是脉冲能量位于先验道址区间内（称为中能段），即该脉冲信号的幅值位于V60‑V64之间；则可按照四分法将第二级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V61、V62、V63，如果脉冲信号不能越过V61，则该脉冲信号的幅值位于V60‑V61之间，即位于第61能量道址；如果脉冲信号越过V61、不能越过阈值V62，则该脉冲信号的幅值位于V61‑V62之间，即位于第62能量道址；如果脉冲信号越过V62、不能越过阈值V63，则该脉冲信号的幅值位于V62‑V63之间，即位于第63能量道址，如果脉冲信号越过V63，则该脉冲信号的幅值位于V63‑V64之间，即位于第64能量道址。采用2级比较即确定脉冲幅值对应的能量道址。

[0279] 在显著部分的闪烁脉冲的脉冲能量所对应的道址都位于先验道址区间中，总共只需要两级比较且脉冲的第一级比较均只需要2次，可以获得比较量显著减少的效果。

[0280] 若第一级比较的比较结果是脉冲能量位于先验道址区间之外，位于高能段或低能段，则可参考图16所述的实施例进行四分法划分道址区间并进行比较。相应地，采用4级或5级比较即确定脉冲幅值对应的能量道址。

[0281] 人们可以想到，可以通过改造图15所示的基于二分法的第二多级比较单元来实现上述实施例的多级比较，例如通过将第一级比较器子单元的比较器设置为两个。

[0282] 人们可以想到，可以通过改造图8、图10、图12所示的第一多级比较单元来实现上述实施例的多级比较，例如通过增加延时线路。

[0283] 人们可以想到，在例如基于延时线路结合比较器实现多级比较的实施例中，若第一级比较确定的道址区间位于所述先验道址区间之外，后续级别的比较中，优先比较临近所述先验道址区间的比较阈值。该特征可以带来进一步减少比较量的优势，其理由是即使是落入先验道址区间之外的脉冲，越临近先验道址区间，脉冲数量越多。

[0284] 例如，以给定的先验道址区间为小于64道址为例，若第一级比较的比较结果是脉冲能量属于高能段（即先验道址区间之外），则该脉冲信号的幅值位于V64‑V256之间，可按照四分法将第二级比较器子单元中的3个比较器的比较阈值设置为V112、V160、V208。若该示例是通过基于延时线路结合比较器的第一多级比较单元实施的，则在第二级比较中，优先用临近先验道址区间，即临近V64的比较阈值V112，与来自延时较短的线路（如来自第2条延时线路）的脉冲信号比较。这是考虑到脉冲落入V64‑V112的可能性大于落入其他三个道址区间的可能性。

[0285] 在一些实施例中，所述给定的先验道址区间可以为大于等于2个（M≥2）。相应地，第一级比较的比较阈值为2M个且分别根据所述先验道址区间的2M个端点道址的幅值表征值确定。

[0286] 在进一步的实施例中，当待测脉冲为探测物质生成的闪烁脉冲，尤其是基于高能射线探测物质生成的闪烁脉冲时，可以基于物质成分（元素）发出的高能射线的能量特性，如能量峰值来设置先验能量道址。

[0287] 在进一步的实施例中，脉冲数字化方法还包括基于探测物质成分确定M个先验道址区间。在一些实施例中，所述探测物质成分可以为第一成分以及第二成分。在一个具体实施例中，例如在测井应用中时，该探测物质成分例如为碳（C）成分和氧（O）成分。

[0288] 在本发明一些实施例中，如图18所示，所述确定M个先验道址区间具体包括：

[0289] S1810：根据被探测物质的至少两种成分确定M个能量窗。如前所述，所述至少两种成分例如为第一成分和第二成分，在一些具体实施例中，可根据第一成分和第二成分确定第一成分能量窗和第二成分能量窗。在一个具体实施例中，例如在进行C/O能谱测井中，所述两种成分例如为碳（C）成分和氧（O）成分，可根据所得到的能谱上的碳元素和氧元素分别对应的能量范围上的脉冲个数比来对井下物质的性质进行判断。相应地，可以基于碳元素和氧元素的能量谱性质来用于实施根据本申请优选实施例的脉冲数字化方法。

[0290] 具体地，根据不同应用场景的精度需求，根据先验信息或者根据碳、氧元素的属性，分别确定由碳原子和氧原子产生的伽马射线的能量范围，得到碳能量窗和氧能量窗。

[0291] S1820：确定所述M个能量窗对应的所述M个先验道址区间。

[0292] 在一些实施例中，步骤S1820可以包括：确定所述M个能量窗对应的M个幅值范围；以及根据确定的所述M个幅值范围确定所述M个先验道址区间。

[0293] 在一些实施例中，可以以类似于步骤S110所述的方式，确定上述M个能量窗对应的M个幅值范围，如确定第一成分能量窗对应的幅值范围以及确定第二成分能量窗对应的幅值范围。

[0294] 在一个具体实施例中，例如在进行C/O能谱测井中，可以确定C能量窗对应的C脉冲幅值范围，O能量窗对应的O脉冲幅值范围。

[0295] 在一个具体示例中，可以类似地通过示波器等高速采样设备，以尽可能高的采样频率采集大量γ光子所产生的脉冲，对脉冲数据进行处理，得到每个脉冲的能量信息以及电压峰值信息，将脉冲的能量和峰值绘制散点图并进行拟合，理论上可以得到一个能量与峰值间的线性映射关系。

[0296] 在另外的具体示例中，可以根据能量与峰值间的查找表插值获得M个能量窗对应的M个幅值范围。

[0297] 在另外的实施例中，当道址为能量道址时，步骤S1820可以直接根据能量窗以及能量道址对应的能量表征值确定M个能量窗对应的先验道址区间，并且相应地确定先验道址区间对应的幅值范围。

[0298] 例如，在一个具体实施例中，在确定C能量窗对应的C脉冲幅值范围，O能量窗对应的O脉冲幅值范围后，可以参考上文相应地设置多级比较中的第一级比较的多个比较阈值，并在进行第一级比较后，根据待测脉冲落入的道址区间动态调整后续级别比较的比较阈值，在此不赘述。

[0299] 此外，在优选实施例中，还可以在脉冲数字化的基础上，即所有脉冲的能谱基础上进一步获取用于C/O 能谱测井的碳氧比（C/O比）。

[0300] 在此，如图19所示的实施例中，所述脉冲数字化方法还包括：

[0301] S1910：确定所述闪烁脉冲分别落入第一成分能量窗和第二成分能量窗的计数；以及

[0302] S1920：基于所述计数确定第一成分和第二成分的比值。

[0303] 在一个具体实施例中，例如在在进行C/O能谱测井中，可以通过独立于道址确定单元的碳氧比确定单元来确定所述碳氧比，如图20所示。

[0304] 在图20所示的实施例中，碳氧比确定单元2000包括第一碳比较器2011、第二碳比较器2012、第一氧比较器2021、第二氧比较器2022、碳计数器2030、氧计数器2040、计算单元2050以及可选的校正单元2060。

[0305] 由此，在此实施例中，如图21所示，所述步骤S1910可包括：

[0306] S2110：根据闪烁脉冲的幅值大小和所述幅值范围的比较，确定闪烁脉冲是否落入第一成分能量窗对应的幅值范围或第二成分能量窗对应的幅值范围；

[0307] S2120：对落入第一成分能量窗对应的幅值范围的闪烁脉冲进行第一成分计数；以及

[0308] S2130：对落入第二成分能量窗对应的幅值范围的闪烁脉冲进行第二成分计数。

[0309] 具体地，待测脉冲并行输入第一碳比较器、第二碳比较器、第一氧比较器、第二氧比较器中，且第一碳比较器基于C能量窗对应的幅值范围下限设置比较阈值，第二碳比较器基于C能量窗对应的幅值范围上限设置比较阈值；第一氧比较器基于O能量窗对应的幅值范围下限设置比较阈值，第二氧比较器基于O能量窗对应的幅值范围上限设置比较阈值。

[0310] 在一些实施例中，碳计数器连接第一碳比较器和第二碳比较器；氧计数器连接第一氧比较器和第二氧比较器；计算单元连接碳计数器和氧计数器，用于计算碳氧比。

[0311] 可选的校正单元2060连接所述第一碳比较器2011、第二碳比较器2012、第一氧比较器2021、第二氧比较器2022的负端，用于设置校正阈值。

[0312] 在此，可以在如前述S1820的步骤中确定C能量窗对应的C脉冲幅值范围，O能量窗对应的O脉冲幅值范围，例如根据线性映射关系或查找表确定，或者根据所确定的先验道址区间确定的幅值范围确定。由此，可以获得分别对应碳能量窗端点和氧能量窗端点的四个脉冲幅值（峰值）端点值，例如以VCmin,VCmax,VOmin,VOmax表示。

[0313] 在此，例如可通过数模转换器将第一碳比较器2011、第二碳比较器2012、第一氧比较器2021、第二氧比较器2022的比较阈值分别设置为该四个脉冲峰值端点值VCmin,VCmax,VOmin,VOmax。从而，当待测脉冲进入系统时，将会并行地输入到四个比较器中，若待测脉冲越过了VCmin而没有越过VCmax,则碳计数器增加1，若待测脉冲越过了VOmin而没有越过VOmax则氧计数器增加1，若不符合上述两种情况，则两个计数器都不需要做出任何响应。

[0314] 当所有待测脉冲都通过系统后，可通过计算单元读取并计算两个计数器的值即可得到C/O值。

[0315] 如前所述地，本申请实施例还可选地包括校正上述第一碳比较器2011、第二碳比较器2012、第一氧比较器2021、第二氧比较器2022的步骤。

[0316] 在实际测井场景中，设备需要在温度变化且普遍高温的环境下运行，而温度常常是影响电子器件工作状态的一个不可忽视的因素，为了使仪器在井下过程中仍然能够获得较为准确的数据，可以为DAC设置一个校正单元，如多设置一个DAC通道作为校正单元的输入，校正单元根据先验信息可知DAC在不同温度下的输出差异，并以此对四个比较器的比较阈值进行相应的校正。例如以用于设置幅值端点的DAC设置比较阈值为例，比如3V，当因温度变化导致比较阈值偏差时，如偏差值为0.5V，可以通过校正单元，如校正DAC设置偏差比较阈值，如‑0.5，从而校正了碳比较器和氧比较器的偏差。

[0317] 在该优选实施例中，在通过确定各待测脉冲所落入的能量道址（如基于多级二分法或四分法等）的基础上，通过额外设置的碳/氧比较器确定了碳氧比能谱，有效缩短了碳氧比能谱的成谱时间。

[0318] 在替代的优选实施例中，也可以想到通过统计C能量窗对应的道址或道址区间内的脉冲计数以及O能量窗对应的幅值范围对应的道址或道址区间内的脉冲计数来获取碳氧比。

[0319] 由此在该实施例中，可以在步骤S150确定了所有待测脉冲在全部道址上的能量信息之后，如在生成全部能量道址的能谱之后，由C能量窗和O能量窗对应的能量道址，确定分别落入C能量窗和O能量窗的计数。例如，C能量窗对应第A‑B道址，而O能量窗对应第C‑D道址，此时只需计算这两个道址区间内的计数用于确定碳氧比。

[0320] 此外，如下文进一步描述，本申请实施例还涉及独立于或结合了本申请实施例的脉冲数字化方法的基于闪烁脉冲的物质成分确定方法。

[0321] 在另外的实施例中，可以通过单级比较来实现多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较。

[0322] 在如图22所示的实施例中，示出了单级比较的实施例。具体地，步骤S140可包括：

[0323] S2210：使每个待测脉冲的幅值进行包括多个比较的单级比较以确定待测脉冲所落入的道址，所述多个比较的数目对应于所述多个道址的数目；以及

[0324] S2220：根据所述单级比较的比较结果确定待测脉冲落入的道址。

[0325] 为实现上述单级比较，道址确定单元可以包括或者可以是单级比较单元。

[0326] 在一些实施例中，用于实现单级比较的单级比较单元的模块架构中的多个比较可以由多个比较器实现，其中多个比较器的数目大于或等于所述多个道址的数目。

[0327] 在另外的实施例中，也可以由少于道址数目的比较器架构、甚至单个比较器架构实现，例如通过延时线路的不同延时结合可调比较器实现。

[0328] 如图23示出了用于实现单级比较的第一单级比较单元2300的示意性实施例。该第一单级比较单元2300包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路2310、连接至所述延时线路的可调比较器2320和操作连接所述可调比较器的仲裁器2330。优选地，至少部分延时线路的延时时间不相同，在图23所示的实施例中，每个延时线路的延时时间均不相同。优选地，多个并行延时线路的数目大于或等于所述多个道址的数目。在所示的实施例中，示出了N个并行延时线路2310。

[0329] 例如，总能量道址数为N=256，此时N个并行延时线路2310数目对应于总能量道址数。由此，可采用单级N分法来确定待测脉冲所落入的道址，在此单级比较中的比较次数与能量道址数量相同。

[0330] 具体地，可以将输入脉冲分别通过256个延时不同的延时线路后输入比较器，即将脉冲信号反复输入比较器的正输入端256次，每一次比较的阈值电压都由仲裁器设置，仲裁器按照能谱道址对应的幅值表征值依次为比较器负输入端赋值比较阈值，如V1、V2、V3、……、V256，经过256次比较后可获得输入的待测脉冲的能量所属的具体道址。

[0331] 该实施例对采用多级比较的动态阈值成谱方案做出了简化，仅设置一级比较，与设置多级比较的动态阈值成谱方案相比，可以一定程度上减小或避免因比较器之间的差异而引入的误差。作为解释而非限制地，设置多级比较对输入的脉冲进行比较的动态阈值成谱方案中，由于比较器差异可能会为脉冲峰值的比较引入误差，该误差最终会影响所成能谱的准确性。

[0332] 如前所述地，在一些实施例中，用于实现单级比较的单级比较单元的模块架构中的多个比较可以由多个比较器实现。

[0333] 尽管图中未示出，可以想到设置大于或等于能量道址数目的N个并行的比较器，优选地比较器数目与能量道址数目相同。

[0334] 比如，以总道址数为256道为例，设置并联的256个比较器，例如通过相应的DAC为各比较器提供能量道址对应的幅值表征值（如能量道址对应的脉冲峰值区间的端点值）作为比较阈值。

[0335] 如前所述，在本申请实施例中，还可以基于时间参数预确定各待测脉冲所落入的道址区间。

[0336] 在进一步的具体实施例中，可以采用越阈值时间（Time Over Threshold, 简称TOT）结合动态比较阈值来对脉冲、如闪烁脉冲所落入的道址进行计数。

[0337] 在一个具体实施例中，如图24所示，所述步骤S140可包括：

[0338] S2410：提供多个参考脉冲的越阈值时间与能量范围的映射关系数据。

[0339] 在具体实施例中，所述越阈值时间‑能量范围的映射关系数据为越阈值时间‑能量范围查找表。

[0340] 在一些实施例中，所述步骤S2410的多个参考脉冲为步骤S110中所述的多个参考脉冲或者其一部分，或者所述步骤S2410和步骤S110中的多个参考脉冲彼此部分重合。

[0341] 在另外的优选实施例中，所述步骤S2410的多个脉冲是不同于步骤S110中所述的参考脉冲，例如为步骤S110中所述的参考脉冲或其他采集的脉冲进行整形后的脉冲。

[0342] 在此，可以基于先验信息获取脉冲能量范围与TOT对应的查找表。

[0343] 例如，可以给比较器设置一个略大于噪声最大幅值的比较阈值，如阈值电压Vt1，将大量已知能量的脉冲通过该通道，记录每个脉冲越过该阈值的时间值, 即越阈值时间（TOT），通过先验信息可得到例如在该阈值电压Vt1下TOT对应的脉冲能量范围查找表。作为补充或替代，还可以给比较器设置其他比较阈值，如阈值电压Vt2、Vt3等，并相应地获得在这些比较阈值、如阈值电压下的越阈值时间（TOT）。因此，基于先验信息，可以获得TOT与能量范围的对应关系。

[0344] 作为解释而非限制地，由于脉冲信号的脉冲宽度相差不大，且如果对脉冲进行整形，整形后脉冲的脉冲宽度有可能更为相近，因此，脉冲信号越过该阈值电压的TOT相差不大，导致同一TOT可能对应于多个脉冲能量，即一定的能量范围。

[0345] S2420：获取待测脉冲的至少一个越阈值时间，每个越阈值时间对应一个幅值阈值。

[0346] 如前所述地，步骤S140可以由道址确定单元实施。图26和图28示出了可用于实施图24所示实施例的道址确定单元2600、2800，其尤其是包括连接待测脉冲输入的越阈值时间单元。

[0347] 如图26所示，道址确定单元2600可包括连接待测脉冲输入的比较单元2610、连接待测脉冲输入的越阈值时间单元2630和操作连接所述越阈值时间单元2630和比较单元2610的仲裁器2620。

[0348] 在图26所示的实施例中，该比较单元2610包括实体的多级比较器子单元2611，每级比较器子单元2611包括单个实体可调比较器，其例如可以在后续的单级或多级比较中进行二分比较。人们将可以想到，图26所示的比较单元可以参考本申请其他实施例中所述的单级或多级比较单元结构进行设置或改造，如图8、图10、图12‑图17、图23所示的比较单元结构。尤其是，图26所示的比较单元用于实施多级比较时可以包括实体的多级比较器子单元，或者包括用于实现多级比较的多个并行延时不同的延时线路和连接延时线路的可调比较器，这均落入本申请的范围内。

[0349] 继续参考图26，越阈值时间单元2630可包括越阈值时间比较器2631和连接越阈值时间比较器2631的越阈值时间（TOT）采集处理器2634。

[0350] 结合参考图26和图27，该越阈值时间比较器2631可以设置一比较阈值，在此为幅值阈值，如电压阈值Vt1。相应地，通过将待测脉冲2710输入该越阈值时间比较器2631，该越阈值时间比较器2631将在待测脉冲越过该幅值阈值时，包括从下向上越过和从上到下越过，越阈值时间比较器2631将输出跳变信号2720，如从低电平0到高电平1和从高电平1到低电平0。相应地，可以通过时间确定单元，如TDC确定产生跳变信号的时间，如t1和t2。由此，TOT采集处理器2634可确定来自同一越阈值时间比较器2631的两个跳变时刻之间的时间间隔，如t2‑t1，以确定在该幅值阈值，如电压阈值Vt1下的TOT。

[0351] 在另外的实施例中，可以根据多个幅值阈值来确定多个TOT。

[0352] 如图28所示，道址确定单元2800可包括连接待测脉冲输入的比较单元2810、连接待测脉冲输入的越阈值时间单元2830和操作连接所述越阈值时间单元2830和比较单元2810的仲裁器2820。

[0353] 继续参考图28，越阈值时间单元2830可包括多个（如3个）越阈值时间比较器2831和连接越阈值时间比较器2831的越阈值时间（TOT）采集处理器2834。

[0354] 在此，图28所示的越阈值时间单元2830与图26所示的越阈值时间单元2630区别在于，越阈值时间单元2830包括多个（如3个）越阈值时间比较器2831，其可以设置各不相同的比较阈值，在此为幅值阈值，如电压阈值Vt1、Vt2、Vt3。由此，在图28所示的实施例中，可以根据多个幅值来确定多个（如3个）TOT。

[0355] S2430：根据所述待测脉冲的所述至少一个越阈值时间和所述越阈值时间与能量范围的映射关系数据确定第一道址区间。

[0356] 在该实施例中，所述道址为能量道址。

[0357] 由此，可以基于上述步骤S2410提供映射关系数据、如查找表，确定步骤S2420中所确定的TOT对应的能量范围，并进而基于如步骤S120设置的能量道址对应的能量表征值，确定TOT对应的第一道址区间，在此可称为TOT道址区间。

[0358] 在一个具体示例中，可通过仲裁器2620和/或TOT采集处理器2634将越阈值时间比较器2631的比较阈值、如阈值电压设置为Vt1。待测脉冲输入越阈值时间比较器2631后越过该阈值Vt1，TOT采集处理器2634确定了脉冲信号越过该阈值的TOT值，仲裁器2620将根据获得的查找表确定该TOT值对应的脉冲能量的范围，由此确定了该TOT对应的第一道址区间，例如将该能量范围的两个端点能量值对应到两个能量道址，该两个能量道址之间的能量段即为相对于总道址数缩小后的第一道址区间。更具体地，越阈值时间比较器2631的比较阈值、如阈值电压Vt1例如为略大于噪声最大幅值的阈值电压。根据确定的待测脉冲的越阈值时间值（即TOT值），查表可获取该TOT值对应的能量范围，例如范围[3.48MeV，3.66MeV]，并进而确定该两个能量值分别位于第100能量道址和第105能量道址，由此确定的能量道址区间为第100‑第105能量道址。

[0359] 如前所述地，可以在步骤S2420中根据多个幅值阈值来确定多个TOT，相应地可以在步骤S2430中，根据多个TOT对应的能量范围确定第一道址区间（TOT道址区间），例如可以通过所述多个TOT各自对应的能量范围的交集和/或子集确定。在图28所示的具体实施例中，可根据多个（如3个）电压阈值Vt1、Vt2、Vt3确定的多个（如3个）TOT对应的能量范围的交集来确定第一道址区间（TOT道址区间）。在一个具体示例中，例如电压阈值Vt1确定的TOT对应的能量道址区间在第100能量道址至第120能量道址，电压阈值Vt2确定的TOT对应的能量道址区间在第90能量道址至第110能量道址，电压阈值Vt3确定的TOT对应的能量道址区间在第88能量道址至第105能量道址，则可以根据能量范围或道址区间的交集确定最终的第一道址区间（TOT道址区间）为第100‑第105能量道址。

[0360] S2440：使每个待测脉冲的幅值进行单级比较或者进行多级比较以确定待测脉冲所落入的第二道址区间。

[0361] 在本申请实施例中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定。

[0362] S2450：根据所述单级或多级比较结果确定待测脉冲落入的道址。

[0363] 根据前述步骤S2430确定的第一道址区间（TOT区间），可以用于动态确定后续的单级或多级比较的比较阈值。在该实施例中所述的比较方法例如可以参考其他实施例所述单级或多级比较方法。在一些实施例中，所述比较可以基于单个或多个并行的可调比较器。在另一些实施例中，所述比较可以基于延时线路和可调比较器的结合。

[0364] 比如以前述第100‑第105能量道址为例，由于第一道址区间内的道址数量较少，可以直接进行比较，例如可以确定的中间能量道址为第102能量道址，比如脉冲信号的幅值越过第102能量道址对应的幅值表征值，则位于第第103‑105的能量道址内，再将第104能量道址对应的幅值表征值作为比较阈值，大于该比较阈值则位于第105能量道址，小于该比较阈值则位于第103‑第104能量道址，再以第103能量道址对应的幅值表征值作为比较阈值，脉冲信号越过该比较阈值则位于第104能量道址，否则位于第103能量道址。

[0365] 作为图24所示实施例的替代，可以根据预设标准动态预确定第一道址区间。在一个具体实施例中，参考图25，所述步骤S140可包括：

[0366] S2510：提供多个参考脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据。

[0367] 在步骤S2510中，可以参考图24所示实施例中所述的步骤S2410。

[0368] 如图25所示，所述步骤S140还包括循环执行如下步骤：

[0369] S2520：设置一幅值阈值，

[0370] S2530：获取待测脉冲的越阈值时间，所述越阈值时间对应设置的幅值阈值，[0371] S2540：根据所述待测脉冲的所述越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定或更新第一道址区间，以及

[0372] S2550：判断是否符合预设标准。

[0373] 其中，若是，退出循环，若否，继续执行循环步骤。

[0374] 在一些实施例中，上述循环执行的步骤可以利用图28所示的道址确定单元2800来实施。如前所述地，越阈值时间单元2830可包括多个（如3个）越阈值时间比较器2831和连接越阈值时间比较器2831的越阈值时间（TOT）采集处理器2834。

[0375] 相应地，所述越阈值时间比较器为多个，所述多个越阈值时间比较器彼此设置不同的幅值阈值。

[0376] 在一些实施例中，所述预设标准为设置的幅值阈值达到预设数量。例如，当设置的幅值阈值大于等于3个时，退出循环，并且根据最新确定的第一道址区间执行后续的步骤。

[0377] 在另一些实施例中，所述预设标准为第一道址区间内的道址小于预设数量。例如，当第一道址区间内的道址数量较少，比如少于5个，可以退出循环，并且根据最新确定的第一道址区间执行后续的步骤。

[0378] 退出循环后，该步骤S140还可包括：

[0379] S2560：使每个待测脉冲的幅值进行单级比较或者进行多级比较以确定待测脉冲所落入的第二道址区间。

[0380] 在具体实施例中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定。

[0381] S2570：根据所述单级或多级比较结果确定待测脉冲落入的道址。

[0382] 类似于步骤S2450，步骤S2570所述的比较方法例如可以参考其他实施例所述单级或多级比较方法。在一些实施例中，所述比较可以基于单个或多个并行的可调比较器。在另一些实施例中，所述比较可以基于延时线路和可调比较器的结合。

[0383] 在图24至图28所示的多个实施例中，通过采用越阈值时间（Time Over Threshold, 简称TOT）结合动态比较阈值来对脉冲、如闪烁脉冲所落入的道址进行计数，在绘制高精度能谱的应用场景中更具优势，能够有效缩短成谱时间，且改变了与脉冲作比较的电压的顺序，整体上加快了比较结果的获取。进一步地，在图25或者图25结合图28所示的实施例中，对能量道址范围进行了预筛选，进一步提高了成谱效率，有效减少了比较时间。

[0384] 继续返回如图1所示，脉冲数字化方法100还可以包括步骤S150：根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得所述多个待测脉冲的能量信息。

[0385] 更具体地，步骤S150包括：生成所述多个待测脉冲的能量谱。

[0386] 在一些实施例中，当步骤S120设置的道址为能量道址时，可以直接基于各能量道址内统计的闪烁脉冲计数，通过绘制直方图的形式得到能量谱。

[0387] 在替代的实施例中，当步骤S120设置的道址为幅值道址时，可以基于幅值道址内统计的闪烁脉冲计数，例如通过绘制直方图的形式得到幅值分布。接下来，可以根据幅值‑能量映射关系数据、如幅值‑能量查找表确定各幅值道址对应的能量范围并且相应地将该幅值分布转换成能量信息、如能量谱。

[0388] 在本申请实施例中，在对待测脉冲进行计数前，还包括阈值校正的步骤S2930。

[0389] 可选地，当设置的道址为能量道址时，如图29所示，脉冲数字化方法还可以包括校正步骤S2930，即：相对于多个能量道址的能量表征值校正所述多个能量道址的幅值表征值。

[0390] 人们将明白，图29所示实施例中的步骤S2910、S2920、S2940和S2950可以分别参考图1所示实施例中的步骤S110、S120、S140和S150，在此不赘述。

[0391] 如图30所示的实施例中，所述步骤S2930可包括：

[0392] S3010：根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第一校正脉冲对应的能量道址；

[0393] S3020：根据各能量道址内的第一校正脉冲计数以及能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

[0394] S3030：设置多个第一校正能量道址；

[0395] 其中，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0396] S3040：根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

[0397] S3050：根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及

[0398] S3090：基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0399] 在一些实施例中，可以通过设置不同的道址划分方式来实现能量道址的校正。这可以设置不同的工作模式来实现。其中一种例如正常工作模式或类似于正常工作模式的校正模式，在该模式下，使用可用于待测脉冲的“正常”能量道址，也可以称为待校正能量道址。另外可使用的其他校正模式则可以在能量范围小于“正常”能量道址的校正能量道址下进行。为了方便区分，前者可以称为第一校正模式，后者可以称为第二校正模式。

[0400] 在本申请一些实施例中，校正步骤使用单个特征峰值。下文将结合图30所示的实施例描述利用单个特征峰值实施校正的具体示例。

[0401] 具体地，如步骤S3010和S3020所示，可以在类似于正常工作模式的第一校正模式下按照前文所述的数字化获取能量信息的方法工作。其可以在所需要的工作环境下正常运行一个工作周期，得到可表征能量范围在9MeV以内的256道能量道址的能量谱，在该能谱的低能段上可以有一个可以明显辨认的特征峰（由H（氢）原子产生的γ光子形成的脉冲所组成的峰，以下简称H峰），由此获得相应的第一特征峰值。可选地，可以获取该第一校正模式下工作所得到的能谱上H峰所对应的道址EH1。

[0402] 在一些实施例中，在步骤S3030中，可以根据所述第一特征峰值设置所述多个第一校正能量道址，以使得所述第一特征峰值落入所述第一校正能量道址对应的能量范围内。

[0403] 在进一步的实施例中，在步骤S3030中，可以根据所述第一特征峰值和预设收缩比例设置所述多个第一校正能量道址，以按照预设收缩比例收缩所述多个能量道址对应的能量范围从而得到所述多个第一校正能量道址对应的能量范围，且使得所述第一特征峰值落入所述第一校正能量道址对应的能量范围内。

[0404] 在更进一步的实施例中，在步骤S3030中，第一特征峰值为所述第一校正能量道址对应的能量范围中值。

[0405] 在更进一步的实施例中，在步骤S3030中，校正能量道址数量可以对应于待校正能量道址数量，例如均为256道。

[0406] 下文继续描述步骤S3030至S3050的具体实施例，例如可以设置为第二校正模式，在第二校正模式下，系统工作的底层逻辑与类似正常工作模式的第一校正模式的逻辑相同，但不同之处在于，在第二校正模式下，多个第一校正能量道址对应的能量范围小于多个待测的能量道址对应的能量范围。例如，参考上文所述的具体示例，多个第一校正能量道址对应的能量范围不再是原来的0 9MeV，而是以第一特征峰值以及预定收缩比例来确定。例~如，以第一特征峰值2.25MeV为中心的900keV能量范围即1.8MeV 2.7MeV，此时的收缩比例~
为1/10。相应地，多个第一校正能量道址对应的能量范围的中心就是H峰理论上的能量值
2.25MeV，范围大小定为900keV为原范围0 9MeV的整十分之一。能量道址数仍为256道。相应~
地可将现在能量范围1.8MeV 2.7MeV均分成256份，按照该范围，重新划分能谱上每一个道~
址所对应的能量（表征值），即根据每一个道址所对应的能量寻找相应的脉冲峰值或最大幅值表征值。在此，按照前文所述的数字化获取能量信息的方法工作，相应地可以在第二校正模式下运行一个工作周期，此时将会得到一个精度更高但能量范围较窄的能量谱。该第一校正能量道址对应的能量谱的能量范围包含了H峰所在的区域，且通过该能谱能够获得一个更加准确的H峰所在的能量值（即第一校正特征峰值），记录下此时H峰的第一校正道址EH2。

[0407] 后续，如步骤S3090所述，可以基于第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个能量道址的能量表征值或幅值表征值

[0408] 作为举例，可以确定在类似于正常工作模式的第一校正模式下，H峰所对应的能量为9×EH1/256 MeV（记为EnergyH1），而在第二校正模式下H峰所对应的能量为（1.8+0.9×EH2/256）MeV（记为EnergyH2）（范围是1.8MeV~2.7MeV，在这个范围里道址是从0‑255排列的，所以要加初值1.8MeV），可得H峰发生的比例差异为k=EnergyH1/EnergyH2。

[0409] 在图30所示的实施例中，可以采用一次函数y=kx进行校正，故在类似于正常工作模式的第一校正模式下每个能量道址所代表的能量值都应为原来的1/k倍，即后续用于待测脉冲的正常工作模式下每个能量道址所代表的能量值都应为原来的1/k倍。据此可以进行不同形式的校正。一种实施例中，可以将待校正能量道址对应的能量表征值调节为原来的1/k倍。在另一种实施例中，可以将待校正能量道址对应的幅值表征值调节为原来的k倍。例如，将待校正能量道址所对应的电压阈值调整为原来的k倍。至此完成能量道址的能量表征值和幅值表征值的相对校正，使所成的能谱偏移程度减小。

[0410] 人们将明白，可以使用多于一个特征峰值进行校正。相应地，校正函数包括但不限于一次函数y=kx，还可以通过增加用于校正的特征峰值以及相应的函数模型中的参数或次数以提高校正的精度。

[0411] 如图31所示的实施例中，所述步骤S2930可包括：

[0412] S3110：根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第一校正脉冲对应的能量道址；

[0413] S3120：根据各能量道址内的第一校正脉冲计数以及能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值和第二特征峰值；

[0414] S3130：设置多个第一校正能量道址；

[0415] 其中，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0416] S3140：根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

[0417] S3150：根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；

[0418] S3160：设置多个第二校正能量道址；

[0419] 其中，所述多个第二校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各第二校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0420] S3170：根据多个第三校正脉冲的幅值大小和所述多个第二校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第三校正脉冲对应的第二校正能量道址；

[0421] S3180：根据各第二校正能量道址内的第三校正脉冲计数以及第二校正能量道址的能量表征值，生成所述第三校正脉冲的能量谱，所述第三校正脉冲的能量谱具有第二校正特征峰值；以及

[0422] S3190：基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异和所述第二特征峰值和所述第二校正特征峰值之间的第二差异，校正所述多个能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0423] 在图31所示的实施例中，步骤S3110‑S3140可以参考步骤S3010‑3040。

[0424] 在步骤S3150中，第一校正脉冲的能量谱还具有第二特征峰值。相应地，可以在步骤S3160‑3180中获取第二校正特征峰值。进一步地，在步骤S3190中将基于两个特征值及其校正值的差异来校正能量道址。

[0425] 相应地，在图31所示的实施例中，在步骤S3170中，可以根据所述第二特征峰值设置所述多个第二校正能量道址，以使得所述第二特征峰值落入所述第二校正能量道址对应的能量范围内。

[0426] 在进一步的实施例中，在步骤S3170中，可以根据所述第二特征峰值和预设收缩比例设置所述多个第二校正能量道址，以按照预设收缩比例收缩所述多个能量道址对应的能量范围从而得到所述多个第二校正能量道址对应的能量范围，且使得所述第二特征峰值落入所述第二校正能量道址对应的能量范围内。

[0427] 在更进一步的实施例中，在步骤S3170中，第二特征峰值为所述第二校正能量道址对应的能量范围中值。

[0428] 在更进一步的实施例中，在步骤S3170中，第二校正能量道址数量可以对应于待校正能量道址数量，例如均为256道。

[0429] 作为举例，当使用y=kx+b、y=ax2+bx，选择此类函数作为校正的数学模型时，可通过两组对应的数据求解，可得到模型中的两个未知参数。

[0430] 由于可以设置类似于上文所述的第二校正工作模式的两个校正工作模式。相应地，可以具有类似于正常工作模式的第一校正工作模式，以及第二和第三校正工作模式。例如第二校正模式也可以称作H校正模式，新增的第三工作模式可命名为C校正模式（由C原子产生的γ光子形成的脉冲所组成的峰，以下简称C峰）。类似于H校正模式，在C校正模式中以第二特征峰值、如C峰值（4.43MeV）为中心的范围为900keV能量区间作为多个第二校正能量道址对应的能量范围，得到C峰所对应的能量为记为EnergyC2，同时在类似正常工作模式下的第一校正工作模式得到的C峰所对应的能量为记为EnergyC1，将(EnergyC2，EnergyC1)，(EnergyH2，EnergyH1)以（x，y）的形式代入所确定的函数模型中，可求得未知参数，获得函数的表达式y=f(x)，由于脉冲峰值和脉冲能量有某一确定的函数关系即为E=g(V)，设校正前的幅值表征值、如阈值电压为V1，且校正前V1理论上对应能谱上的能量（表征值）为E1，实际V1对应的能量值应为E2，可知E2=g(V1)，且E1=f(E2)；校正后的阈值电压为V2，校正后V2对应能‑1谱上的能量为E1，即E1=g(V2)，故g(V2)=f(E2)=f(g(V1))，即V2=g (f(g(V1)))。

[0431] 尽管本文示出了基于一个或两个特征峰值来进行校正的实施例，但如若需要，可进一步增加数学模型中的参数，同时增设用于校正的特征峰值数量。例如，可再取某种元素的特征峰，获得其精确的能谱，再重复上述步骤实现校正。

[0432] 相比于传统的MVT方法适用于对已知脉冲进行采样，阈值根据已知脉冲的能量范围确定，本申请上述实施例所述的数字化方法通过对脉冲进行动态处理或对阈值进行动态处理设置，并结合设置的若干阈值，均可以对未知脉冲进行采样，不通过拟合计算便将未知脉冲划归到相应的能量道址。

[0433] 本申请实施例的数字化方法与传统的MVT方法相比，在对脉冲信号的处理过程中不需要通过求解方程组获得函数曲线的方式去对脉冲波形进行拟合即可获得脉冲的能谱，简化了脉冲能量获取的过程，且在FPGA资源有限的情况下能够节省更多的硬件资源，降低FPGA的功耗，提高芯片对高温的耐受能力。之前的MVT是通过各个通道分别去采集脉冲的电压值，然后通过采样点拟合出脉冲波形，再通过积分计算脉冲的能量值，最后去绘制能谱，本申请方案是每个通道都直接将输入的脉冲电压通过若干个比较器和/或选通器和/或延时线路后直接成谱，无需拟合，只要根据比较器输出的值，即可判断是属于哪个道址。

[0434] 常规MVT采样的固定阈值的方法，因为阈值个数和大小均为固定设置，其优良的效果仅适用于特定能段的能量；MVT因为需要拟合闪烁脉冲，需要采集每个点对应的精确时间，因此需要大量的数字时间转换器（TDC），本申请实施例通过对闪烁脉冲按照能量道址计数，大幅减少或省掉了TDC，使得系统更加简洁，适用范围更加广泛。

[0435] 传统的MVT方法由于需要进行复杂的拟合计算，系统在每个脉冲结束后的一段特定的时间内，无法再对新的脉冲进行处理，此时间为系统的死时间。本发明实施例绕过了对脉冲波形拟合的复杂计算过程，可直接通过简单的阈值比较、查表的方式获得能谱，且极大地缩短了采集电路工作的死时间，由此本申请实施例的数字化方法不存在死时间或死时间很短，基本可以实现对连续的脉冲处理。

[0436] 本申请的一些实施例对待测脉冲的幅值进行动态处理，确定各待测脉冲所落入的道址，实现了脉冲快速成谱的方案。

[0437] 本申请的一些实施例在比较器链的结构上进行扩展，可根据实际情况灵活调整每一级的比较器个数以及比较级数。

[0438] 本申请的一些实施例在比较器链的基础上根据脉冲特点预先确定比较范围，将脉冲特点与基于比较器链的方法、如二分法、四分法等位扩展方式结合起来，将脉冲预先划分到相应的能量道址区间，在绘制高精度能谱的应用场景中更具优势，能够有效缩短成谱时间。

[0439] 本申请的一些实施例采用越阈值时间（TOT）结合动态阈值成谱的方案，其在绘制高精度能谱的应用场景中更具优势，能够有效缩短成谱时间，且改变了与脉冲作比较的电压的顺序，整体上加快了比较结果的获取。

[0440] 本申请的一些实施例中考虑到多级比较器链中比较器可能存在差异的情形，采用单级比较器的方案，只需要设置一级比较器即可得到能谱，可以一定程度上减小或避免因比较器之间的差异而引入的误差。

[0441] 本申请的一些实施例还提供了对能量道址进行校正的步骤，进一步提高了本申请实施例的数字化方案绘制能谱的精度。

[0442] 相应地，本申请不同实施例可以具有下述的至少一些优势：

[0443] 1）与传统的MVT方法相比，在对脉冲信号的处理过程中不需要通过求解方程组获得函数曲线的方式去对脉冲波形进行拟合即可获得脉冲的能谱，简化了脉冲能量获取的过程，且在FPGA资源有限的情况下能够大幅节省硬件资源，降低FPGA的功耗，提高芯片对高温的耐受能力。

[0444] 2）与ADC直接对脉冲进行采样的方案相比，不用对采集到的电压值进行累加，可以直接得到能谱，简化了计算过程。

[0445] 3）传统的MVT方法由于需要进行复杂的拟合计算，系统在每个脉冲结束后的一段特定的时间内，无法对新的脉冲进行处理的，这个时间为系统的死时间，本申请实施例的数字化方案不存在死时间或死时间很小，基本可以完成对连续的脉冲处理。

[0446] 相应地，本申请实施例涉及用于脉冲数字化的校正方法3200。如图32所示，所述校正方法3200可包括步骤S3210‑S3280。

[0447] 如图32所示的实施例中，校正方法3200可包括：

[0448] S3210：获取多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0449] S3220：获取多个待校正能量道址，其中各待校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0450] S3230：根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个待校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第一校正脉冲对应的待校正能量道址；

[0451] S3240：根据各待校正能量道址内的第一校正脉冲计数以及待校正能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；

[0452] S3250：设置多个第一校正能量道址；

[0453] 其中，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；

[0454] S3260：根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；

[0455] S3270：根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及

[0456] S3280：基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0457] 在一些实施例中，所述校正方法可以基于单个特征峰值。

[0458] 在另外的实施例中，所述校正方法可以基于两个或更多个特征峰值。相应地，校正方法3200还可包括：设置多个第二校正能量道址，所述多个第二校正能量道址对应的能量范围小于所述多个待校正能量道址对应的能量范围，各第二校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；根据多个第三校正脉冲的幅值大小和所述多个第二校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第三校正脉冲对应的第二校正能量道址；以及根据各第二校正能量道址内的第三校正脉冲计数以及第二校正能量道址的能量表征值，生成所述第三校正脉冲的能量谱，所述第三校正脉冲的能量谱具有第二校正特征峰值。相应地，步骤S3280可包括：基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异和所述第二特征峰值和所述第二校正特征峰值之间的第二差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0459] 在本申请实施例中，校正方法3200可还可以根据需要以不矛盾的方式包括脉冲数字化方法的步骤或特征，尤其是如图26至图29所示的校正步骤相关的子步骤或特征，或者校正方法3200可以与脉冲数字化方法结合得到新的实施例，反之亦然。

[0460] 此外，本申请实施例还可涉及基于闪烁脉冲的物质成分确定方法。

[0461] 在本申请不同的实施例中，基于闪烁脉冲的物质成分确定方法可以采用独立于或结合确定道址的数字化方案。

[0462] 在一些实施例中，独立于确定道址的数字化方案例如可以结合图20所示的结构实施。

[0463] 结合图20至图22，如图33所示的实施例中，物质成分确定方法3300可包括步骤S3310‑S3350：

[0464] S3310：提供由高能射线生成的参考闪烁脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0465] S3320：确定待测物质中至少一种成分对应所述高能射线的能量窗；

[0466] S3330：基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述能量窗确定所述至少一种成分对应的闪烁脉冲幅值范围；

[0467] S3340：根据待测物质发出的高能射线生成的多个待测闪烁脉冲的幅值与所述幅值范围的比较结果，确定待测闪烁脉冲落入所述幅值范围的计数；以及

[0468] S3350：根据所述计数确定所述待测物质的所述至少一种成分的含量。

[0469] 在一些实施例中，成分有两种。

[0470] 相应地，在一些实施例中，确定待测物质中至少一种成分对应所述高能射线的能量窗，包括：确定待测物质中第一成分对应所述高能射线的第一能量窗，以及确定待测物质中第二成分对应所述高能射线的第二能量窗。

[0471] 相应地，在一些实施例中，基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述能量窗确定所述至少一种成分对应的闪烁脉冲幅值范围，包括：基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述第一能量窗确定所述第一成分对应的第一幅值范围，以及基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述第二能量窗确定所述第二成分对应的第二幅值范围。

[0472] 相应地，在一些实施例中，确定待测闪烁脉冲落入所述幅值范围的计数，包括：确定待测闪烁脉冲分别落入所述第一幅值范围和第二幅值范围的第一计数和第二计数。相应地，在一些实施例中，基于所述计数确定所述待测物质的所述至少一种成分的含量，包括：基于所述第一计数和第二计数确定所述第一成分和第二成分的相对含量。

[0473] 在一些实施例中，所述第一成分为碳C，所述第二成分为氧O，其中所述第一成分和第二成分的相对含量为碳氧比C/O。

[0474] 在如图34所示的实施例中，可以结合确定道址的数字化方案来实施物质成分确定方法。

[0475] 如图34所示的实施例中，物质成分确定方法3400可包括步骤S3410‑S3460：

[0476] S3410：提供由高能射线生成的参考闪烁脉冲的幅值‑能量映射关系数据；

[0477] S3420：设置多个道址，

[0478] 其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；

[0479] S3430：根据多个待测闪烁脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测闪烁脉冲对应的道址，所述多个待测闪烁脉冲由待测物质发出的高能射线生成；

[0480] S3440：确定待测物质中至少一种成分对应所述高能射线的能量窗；

[0481] S3450：基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述能量窗确定所述能量窗对应的道址区间；以及

[0482] S3460：根据各道址内的待测闪烁脉冲计数以及所确定的道址区间，确定所述待测物质的所述至少一种成分的含量。

[0483] 在该实施例中，可以利用本申请实施例的数字化方法中所述的确定道址的相关手段来用于确定成分含量，但不限于是否获取相关的能量信息或生成能量谱。

[0484] 相应地，本申请实施例所述的物质成分确定方法3400可以参考图1至图32所示的不同实施例来确定闪烁脉冲所落入的道址，这落入本申请的范围内。

[0485] 在一些实施例中，例如参考图2至图4，步骤S3430可包括：将每个待测闪烁脉冲的幅值依次与多个比较器的比较阈值比较，且在比较前根据前一比较结果选择性调整待测闪烁脉冲的幅值，从而若待测闪烁脉冲的幅值小于前一比较器的比较阈值，则不调整待测闪烁脉冲的幅值，若大于等于前一比较器的比较阈值，则减小待测闪烁脉冲的幅值，其中所述多个比较器的比较阈值根据所述多个道址的幅值表征值确定；根据多个比较器的比较结果，确定所述每个待测闪烁脉冲对应的道址。

[0486] 在一些实施例中，例如参考图5和图6，步骤S3430可包括：将每个待测闪烁脉冲输入多级选通器阵列以使得待测闪烁脉冲依次通过所述多级选通器阵列的各级选通器，其中各选通器关联各自的比较器且具有用于选择性输出待测闪烁脉冲的第一选通支路和第二选通支路，非最后一级的选通器通过所述第一和第二选通支路分别连接下一级的两个选通器，其中比较器的比较阈值根据所述多个道址的幅值表征值确定；在使得待测闪烁脉冲通过各级选通器之前，将待测闪烁脉冲与所通过的选通器关联的比较器相比较，根据比较结果设置选通器，确定输出待测闪烁脉冲的选通器的选通支路；以及根据多级选通器阵列的输出，确定待测闪烁脉冲对应的道址。

[0487] 在一些实施例中，例如参考图7至图14，步骤S3430可包括：使每个待测闪烁脉冲的幅值进行多级比较的第一级比较以确定待测闪烁脉冲所落入的道址区间，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个道址区间；依次进行下一级比较以确定待测闪烁脉冲落入的道址区间，直至完成最后一级比较，所述下一级比较的比较阈值根据上一级比较确定的道址区间确定；以及根据最后一级比较结果确定待测闪烁脉冲落入的道址。

[0488] 在一些实施例中，例如参考图10至图13，所述多级比较由第一多级比较单元实施，所述第一多级比较单元包括连接待测闪烁脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，其中至少部分延时线路的延时时间不相同。

[0489] 在一些实施例中，例如参考图10至图13，所述多级比较由第二多级比较单元实施，所述第二多级比较单元包括连接待测闪烁脉冲输入的多个比较器子单元和操作连接所述多个比较器子单元的仲裁器，其中每个比较器子单元对应所述多级比较之一且包括单个或多个并行的可调比较器，相邻比较器子单元之间设置有延时器。

[0490] 在一个实施例中，所述第一级比较的比较阈值根据给定的先验道址区间确定。

[0491] 在一些实施例中，例如参考图23至图24，步骤S3430可包括：使每个待测闪烁脉冲的幅值进行包括多个比较的单级比较以确定待测闪烁脉冲所落入的道址，所述单级比较的多个比较的数目大于或等于所述多个道址的数目；根据所述单级比较的比较结果确定待测闪烁脉冲落入的道址。

[0492] 在一些实施例中，例如参考图24，步骤S3430可包括：提供多个参考闪烁脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据；获取待测闪烁脉冲的至少一个越阈值时间，每个越阈值时间对应一个幅值阈值；根据所述待测闪烁脉冲的所述至少一个越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定第一道址区间；使每个待测闪烁脉冲的幅值进行单级比较或进行多级比较以确定待测闪烁脉冲所落入的第二道址区间，其中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定；以及根据所述单级或多级比较结果确定的待测闪烁脉冲落入的道址。

[0493] 在一些实施例中，例如参考图24至图25，步骤S3430可包括：

[0494] 提供多个参考闪烁脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据；获取待测闪烁脉冲的至少一个越阈值时间，每个越阈值时间对应一个幅值阈值；根据所述待测闪烁脉冲的所述至少一个越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定第一道址区间；使每个待测闪烁脉冲的幅值进行单级比较或进行多级比较以确定待测闪烁脉冲所落入的第二道址区间，其中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定；以及根据所述单级或多级比较结果确定的待测闪烁脉冲落入的道址。

[0495] 在另一些实施例中，例如参考图25，步骤S3430可包括：提供多个参考闪烁脉冲的越阈值时间‑能量范围映射关系数据；循环执行如下步骤：

[0496] 设置一幅值阈值，获取待测闪烁脉冲的越阈值时间，所述越阈值时间对应设置的幅值阈值，根据所述待测闪烁脉冲的所述越阈值时间和所述越阈值时间‑能量范围映射关系数据确定或更新第一道址区间，判断是否符合预设标准，若是，退出循环，若否，继续执行循环步骤；使每个待测闪烁脉冲的幅值进行单级比较或进行多级比较以确定待测闪烁脉冲所落入的第二道址区间，其中，每级比较通过至少一个比较阈值界定至少两个第二道址区间，且所述单级比较的比较阈值或多级比较的第一级比较阈值根据所述第一道址区间确定；以及根据所述单级或多级比较结果确定的待测闪烁脉冲落入的道址。

[0497] 在本申请实施例中，确定待测物质中至少一种成分对应所述高能射线的能量窗，包括：确定待测物质中第一成分对应所述高能射线的第一能量窗，以及确定待测物质中第二成分对应所述高能射线的第二能量窗。

[0498] 在本申请实施例中，基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述能量窗确定所述能量窗对应的道址区间，包括：基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述第一能量窗确定所述第一能量窗对应的第一道址区间，以及基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述第二能量窗确定所述第二能量窗对应的第二道址区间。

[0499] 在本申请实施例中，根据各道址内的待测闪烁脉冲计数以及所确定的道址区间，确定所述待测物质的所述至少一种成分的含量，包括：确定在第一道址区间内的待测闪烁脉冲的第一计数；确定在第一道址区间内的待测闪烁脉冲的第二计数；以及基于所述第一计数和第二计数确定所述第一成分和第二成分的相对含量。

[0500] 在本申请实施例中，第一成分为碳C，第二成分为氧O，其中所述第一成分和第二成分的相对含量为碳氧比C/O。

[0501] 在本申请实施例中，物质成分确定方法3300、3400可还可以根据需要以不矛盾的方式包括脉冲数字化方法的步骤或特征，尤其是如图20至图22所示的实施例相关的子步骤或特征，或者物质成分确定方法3300、3400可以与脉冲数字化方法结合得到新的实施例，反之亦然。

[0502] 相应地，本申请的不同实施例可以提供脉冲数字化装置3500。

[0503] 图35是根据本申请一些实施例所示的脉冲数字化装置3500的示例性模块图。该脉冲数字化装置3500可包括映射关系数据库3510，包括多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据，优选包括所述多个参考脉冲的幅值‑能量查找表；道址设置单元3520，配置成设置多个道址，其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；道址确定单元3530，配置成根据多个待测脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测脉冲对应的道址；以及能量信息获取单元3540，配置成根据各道址内的待测脉冲计数以及所述幅值‑能量映射关系数据或能量道址的能量表征值，获得所述多个待测脉冲的能量信息。

[0504] 在该实施例中，脉冲数字化装置3500的道址确定单元3530可以以多种不同形式实现，例如参考图1至图31所示的不同实施例的脉冲数字化方法的特征。

[0505] 在一些实施例中，例如参考图4，道址确定单元3530可以包括多个比较器、多个选通器以及连接所述比较器和选通器的处理单元，其中所述多个比较器为多级并行比较器，相邻的比较器之间设置所述选通器，各选通器包括用于选择性输出待测脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路，其中在第一选通支路中设置延时器，在第二选通支路中设置减法器。

[0506] 在一些实施例中，所述处理单元可被配置成接收上级比较器输出的比较结果并根据所述比较结果设置所述选通器。

[0507] 在一些实施例中，所述处理单元可被配置成根据所述比较结果设置所述选通器中的减法器的减小值。

[0508] 在一些实施例中，所述选通器可被配置成根据上一级选择器的输出电平输出所述待测脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路，若上一级比较器输出电平位为0，则输出所述待测脉冲到下级比较器的第一选通支路；若上一级比较器输出电平位为1，则输出所述待测脉冲到下级比较器的第二选通支路。

[0509] 在一些实施例中，所述减法器可被配置成将所述待测脉冲的幅值减去与前一比较器的比较阈值相等的减少值。

[0510] 在一些实施例中，例如参考图6，道址确定单元3530可以包括多级选通器阵列，各选通器关联一比较器且包括用于选择性输出待测脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路。

[0511] 在一些实施例中，例如参考图8、图10、图12、图26，道址确定单元3530可以包括连接待测脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，其中至少部分延时线路的延时时间不相同。

[0512] 在一些实施例中，例如参考图13至图17，道址确定单元3530可以包括连接待测脉冲输入的多个比较器子单元和操作连接所述多个比较器子单元的仲裁器，其中每个比较器子单元对应所述多级比较之一且包括单个或多个并行的可调比较器，相邻比较器子单元之间设置有延时器。

[0513] 在一些实施例中，道址确定单元3530可以包括连接待测脉冲输入的多个并行的可调比较器和操作连接所述多个并行的可调比较器的仲裁器，其中，所述多个并行的可调比较器的数目大于或等于所述多个道址的数目。

[0514] 在本申请实施例中，例如参考图13至图17，所述仲裁器可被配置为根据所设置的道址的幅值表征值来设置所述可调比较器的比较阈值。

[0515] 在一些实施例中，例如参考图26和图28，道址确定单元3530可以包括连接待测脉冲输入的越阈值时间单元、连接待测脉冲输入的比较单元和操作连接所述越阈值时间单元和比较单元的仲裁器。

[0516] 在一些实施例中，例如参考图26和图28，所述越阈值时间单元包括越阈值时间比较器和连接所述越阈值时间比较器的越阈值时间采集处理器。

[0517] 在一些实施例中，所述越阈值时间比较器配置为在待测脉冲越过其设置的幅值阈值，输出跳变信号。

[0518] 在一些实施例中，所述越阈值时间采集处理器配置为根据来自同一所述越阈值时间比较器的两个所述跳变信号之间的时间间隔以确定所述越阈值时间。

[0519] 在一些实施例中，所述仲裁器配置为根据所述多个参考脉冲的幅值‑能量查找表确定所述越阈值时间对应的第一道址区间。

[0520] 在一些实施例中，例如参考图28，所述越阈值时间比较器为多个，所述多个越阈值时间比较器彼此设置不同的幅值阈值。

[0521] 在本申请实施例中，脉冲数字化装置3500可用于实施脉冲数字化方法100或本文其他实施例所述的方法，并且可以选择性地结合脉冲数字化方法100或其他方法的特征，反之亦然。

[0522] 相应地，本申请的不同实施例可以提供校正装置3600。

[0523] 图35是根据本申请一些实施例所示的校正装置3600的示例性模块图。该校正装置3600可包括：第一获取单元3610，配置成获取多个参考脉冲的幅值‑能量映射关系数据；第二获取单元3620，获取多个待校正能量道址，其中各待校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；第一道址确定单元3630，配置成根据多个第一校正脉冲的幅值大小和所述多个待校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第一校正脉冲对应的待校正能量道址；第一能量谱生成单元3640，配置成根据各待校正能量道址内的第一校正脉冲计数以及待校正能量道址的能量表征值，生成所述第一校正脉冲的能量谱，所述第一校正脉冲的能量谱具有第一特征峰值；第一校正道址设置单元3650，配置成设置多个第一校正能量道址，所述多个第一校正能量道址对应的能量范围小于所述多个能量道址对应的能量范围，各校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；第二道址确定单元3660，配置成根据多个第二校正脉冲的幅值大小和所述多个第一校正能量道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个第二校正脉冲对应的校正能量道址；第二能量谱生成单元3670，配置成根据各第一校正能量道址内的第二校正脉冲计数以及校正能量道址的能量表征值，生成所述第二校正脉冲的能量谱，所述第二校正脉冲的能量谱具有第一校正特征峰值；以及校正单元3680，配置成基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0524] 可选地，所述校正装置3600还可包括：第二校正道址设置单元，配置成设置多个第二校正能量道址，所述多个第二校正能量道址对应的能量范围小于所述多个待校正能量道址对应的能量范围，各第二校正能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值；第三道址确定单元，配置成根据多个第三校正脉冲的幅值大小和所述多个第二校正能量道址的幅值表征值的比较，确定所述多个第三校正脉冲对应的第二校正能量道址；以及第三能量谱生成单元，根据各第二校正能量道址内的第三校正脉冲计数以及第二校正能量道址的能量表征值，生成所述第三校正脉冲的能量谱，所述第三校正脉冲的能量谱具有第二校正特征峰值。

[0525] 可选地，校正单元3600还配置成基于所述第一特征峰值和所述第一校正特征峰值之间的第一差异和所述第二特征峰值和所述第二校正特征峰值之间的第二差异，校正所述多个待校正能量道址的能量表征值或幅值表征值。

[0526] 在本申请实施例中，校正装置3600可用于实施校正方法2900或本文其他实施例所述的方法，并且可以选择性地结合校正方法2900或其他方法的特征，反之亦然。

[0527] 相应地，本申请的不同实施例可以提供物质成分确定装置3700、3800。

[0528] 如图37所示，物质成分确定装置3700可包括：映射关系数据库3710，包括由高能射线生成的参考闪烁脉冲的幅值‑能量映射关系数据；能量窗确定单元3720，配置成确定待测物质中至少一种成分对应所述高能射线的能量窗；幅值范围确定单元3730，配置成基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述能量窗确定所述至少一种成分对应的闪烁脉冲幅值范围；计数单元3740，配置成根据待测物质发出的高能射线生成的多个待测闪烁脉冲的幅值与所述幅值范围的比较结果，确定待测闪烁脉冲落入所述幅值范围的计数；以及含量确定单元3750，配置成根据所述计数确定所述待测物质的所述至少一种成分的含量。

[0529] 在一些实施例中，所述物质成分确定装置3700中的能量窗确定单元被配置成确定待测物质中第一成分对应所述高能射线的第一能量窗和待测物质中第二成分对应所述高能射线的第二能量窗。

[0530] 在一些实施例中，所述物质成分确定装置3700中的幅值范围确定单元包括第一幅值确定子单元和第二幅值确定子单元，配置成基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述第一能量窗、第二能量窗确定所述第一成分、第二成分对应的第一闪烁脉冲幅值范围和第二闪烁脉冲幅值范围。

[0531] 在一个实施例中，所述物质成分确定装置3700中的计数单元还包括：第一比较子单元，配置成根据所述待测闪烁脉冲的幅值大小和所述第一闪烁脉冲幅值范围的比较，确定所述待测闪烁脉冲是否落入第一闪烁脉冲幅值范围；以及，第二比较子单元，配置成根据所述待测闪烁脉冲的幅值大小和所述第二闪烁脉冲幅值范围的比较，确定所述待测闪烁脉冲是否落入第二闪烁脉冲幅值范围。

[0532] 在进一步的实施例中，所述物质成分确定装置3700中的所述第一比较子单元包括第一比较器和第二比较器，其中所述第一比较器基于所述第一能量窗的对应的幅值范围下限设置比较阈值，所述第二比较器基于所述第一能量能量窗对应的幅值范围上限设置比较阈值；以及，所述第二比较子单元包括第三比较器和第四比较器，其中所述第三比较器基于所述第二能量窗的对应的幅值范围下限设置比较阈值，所述第四比较器基于所述第二能量能量窗对应的幅值范围上限设置比较阈值。

[0533] 在另一些实施例中，所述物质成分确定装置3700还包括校正单元，配置成获取所述比较器的工作温度、根据先验信息确定所述比较器在所述工作温度下具有的比较阈值偏差并根据所述比较阈值偏差校正所述比较器的比较阈值。

[0534] 如图37所示，物质成分确定装置3800可包括：映射关系数据库3810，包括由高能射线生成的参考闪烁脉冲的幅值‑能量映射关系数据；道址设置单元3820，配置成设置多个道址，其中所述道址为能量道址或幅值道址，各能量道址具有各自的能量表征值以及根据所述幅值‑能量映射关系数据相应确定的幅值表征值，各幅值道址具有各自的幅值表征值；道址确定单元3830，配置成根据多个待测闪烁脉冲的幅值大小和所述多个道址的幅值表征值的比较结果，确定所述多个待测闪烁脉冲对应的道址，所述多个待测闪烁脉冲由待测物质发出的高能射线生成；能量窗确定单元3840，配置成确定待测物质中至少一种成分对应所述高能射线的能量窗；道址区间确定单元3850，配置成基于所述幅值‑能量映射关系数据和所述能量窗确定所述能量窗对应的道址区间；以及含量确定单元3860，配置成根据各道址内的待测闪烁脉冲计数以及所确定的道址区间，确定所述待测物质的所述至少一种成分的含量。

[0535] 在一些实施例中，物质成分确定装置3800中的道址确定单元可包括多个比较器、多个选通器以及连接所述比较器和选通器的处理单元，其中所述多个比较器为多级并行比较器，相邻的比较器之间设置所述选通器，各选通器包括用于选择性输出待测闪烁脉冲到下级比较器的第一选通支路和第二选通支路，其中在第一选通支路中设置延时器，在第二选通支路中设置减法器。

[0536] 在一些实施例中，物质成分确定装置3800中的道址确定单元可包括连接待测闪烁脉冲输入的多个并行延时线路、连接至所述延时线路的可调比较器和操作连接所述可调比较器的仲裁器，其中至少部分延时线路的延时时间不相同。

[0537] 在一些实施例中，物质成分确定装置3800中的道址确定单元可包括连接待测闪烁脉冲输入的多个比较器子单元和操作连接所述多个比较器子单元的仲裁器，其中每个比较器子单元对应所述多级比较之一且包括单个或多个并行的可调比较器，相邻比较器子单元之间设置有延时器。

[0538] 在另一实施例中，物质成分确定装置3800中的道址确定单元可包括连接待测闪烁脉冲输入的越阈值时间单元、连接待测闪烁脉冲输入的比较单元和操作连接所述越阈值时间单元和比较单元的仲裁器。

[0539] 在本申请实施例中，物质成分确定装置3700、3800可用于实施物质成分确定方法3300、3400或本文其他实施例所述的方法，并且可以选择性地结合物质成分确定方法3300、
3400或其他方法的特征，反之亦然。

[0540] 在本申请实施例中，脉冲数字化装置3500可还可以根据需要以不矛盾的方式包括校正装置3600和/或物质成分确定装置3700、3800的部件或特征，或者脉冲数字化装置3500可以与校正装置3600和/或物质成分确定装置3700、3800结合得到新的实施例，反之亦然。

[0541] 应当注意的是，上述有关附图中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对相关附图中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。

[0542] 应当理解，本申请实施例所述的方法和装置可以通过不同的系统及其模块来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD‑ROM的载体介质、诸如只读存储器（固件）的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本申请的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合（例如，固件）来实现。

[0543] 需要注意的是，以上对于模块的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。例如，数据获取模块和阈值切换模块可以是同一个比较模块。又例如，采样模块可以同时包括比较模块。还例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。

[0544] 在一些实施例中，本申请还提供了一种数字化设备，其可包括上述实施例中提到的数字化装置，该数字化设备可以用于采集相应的脉冲信号、如闪烁脉冲数据并生成所需的能量信息、如能谱。在一个具体的示例中，本申请提供的脉冲数字化设备可以应用于测井技术，例如作为核测井设备。在另一个具体的示例中，本申请提供的脉冲数字化设备可以应用于正电子发射计算机断层成像（PET），在PET系统中，可以利用根据本申请实施例所述的方案采集伽马光子数据后进行图像重建。在本申请的其他具体示例中，本申请提供的脉冲数字化设备可以应用于多种数字化设备中，比如CT设备、MRI设备、辐射探测设备、石油探测设备、弱光探测设备、SPECT设备、安检设备、伽马相机、X光设备、DR设备等利用高能射线转换原理的设备以及其它的光电转换应用设备中的一种或者上述多种设备的组合。

[0545] 尽管未示出，在一些实施例中还提供一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的可执行程序，所述可执行程序被所述处理器执行时实现任一本申请实施例所述方法的步骤。

[0546] 尽管未示出，在一些实施例中还提供一种存储介质，存储有可执行程序，可执行程序配置成被执行时实现任一本申请实施例所述方法的步骤。该可执行程序包含组成根据本申请实施例的装置的各个程序模块/单元，各个程序模块/单元构成的计算机程序被执行时能够实现与上述实施例中描述的方法中的各个步骤所对应的功能。该可执行程序还可在如本申请实施例所述的电子设备上运行。

[0547] 本文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

[0548] 同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

[0549] 此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微码等）执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个可读介质中的产品，该产品包括可读程序编码。

[0550] 存储介质可能包含一个内含有程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。存储介质可以是除可读存储介质之外的任何可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

[0551] 此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

[0552] 同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

[0553] 一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

[0554] 针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件（当前或之后附加于本申请中的）也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

[0555] 最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。