EJ T 1049-1997 谱仪模拟―数字变换器.pdf
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1、ICS 27.120. 99 F 81 备襄号1474-1”7EJ 中华人民共和国核行业标准EJ/T 1049-1997 谱仪模拟一数字变换器Spec仕”copicanalog-to-digital converter . ,aaEE -1 . iaa- . 肌明aaEEE阳2rE 呻啤1111EnUUUHHHHHHHnu 闹闹闹啤啤啤EEEnu们UUUUUUHHnUMMMM闹闹闹闹闹啤A斗ttt配配配配Uq中剧町剧mmbEE-ft H川川川川川忡呻呻1nnvttEIUUUU川川AU-EE- . l EE- l a-EaEE- 1997-07-09发布1997-12”26实施中国核工业总公司发
2、布EJ/T 1049-1997 目次前言.DI 1 范围2 引用标准.3 定义.qua4nxu 类求法分要方品术试产技测A也R。7 运输试验8 外观检查.9 检验规则.12 10 标志、包装、运输和贮存.13 附录A标准的附录计数率引起的道址漂移.14 附录B(标准的附录对测试设备的要求.16 EJ/T 1049-1997 前言谱仪模拟一数字变换器(下称谱仪ADC或ADC)是多道分析器、各种射线和射线能谱分析仪中进行模拟一数字变换的核心部件。在传统的、由硬件构成的多道分析器中,谱仪ADC作为多道分析器的一个部件,与多道分析器的整体系统不可分割。因此,过去没有单独的谱仪ADC标准。随着计算机的发
3、展,多道分析器(下称MCA)的设计变得简单容易,只要选一台谱仪ADC,再设计一套接口电路连到计算机,加上相应的软件,即可构成一台计算机多道分析器。所以硬件多道分析器(包括硬件加小型计算机的方案正在被淘汰。谱仪ADC已成为一个独立产品。由于核技术在工业、农业、环保、医疗卫生等许多领域的广泛应用,人们利用多道技术开发了很多射线分析仪器,如各种荧光分析仪,工业在线分析系统等。这些分析仪同多道分析器相比,功能较为单一,但它们对谱仪ADC的要求则更为灵活,所以目前对谱仪ADC的需求量在增加。基于上述现实,应该制定谱仪ADC的产品标准。本标准内容充分总结了国内外谱仪ADC研究和生产中的经验,并考虑了ADC
4、的具体特点。其中有关积分非线性和微分非线性等基本性能的测试,直接采用GB/T4833一1997多道脉冲幅度分析器主要性能、技术要求和测试方法的相应测试方法。而对于ADC特殊性能(如最大有效脉冲率,本标准采用了新的测试方法和新的测试仪器(如谱产生器等)。另外,本标准作为产品标准,还包含检验规则、包装运输等。本标准的附录A和附录B是标准的附录。本标准由中国核工业总公司科技局提出。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会归口。本标准起草单位:中国原子能科学研究院、核工业标准化研究所。本标准主要起草人z潘大金、熊正隆。本标准委托全国核仪器仪表标准化技术委员会负责解释。III 中华人民共和国核行业标准谱仪
5、模拟一数字变换器EJ /T 1049-1997 Spectroscopic analog-to-digital converter 1 范围本标准规定了谱仪模拟一数字变换器的技术要求、测试方法与检验规则等要求。本标准适用于谱仪模拟一数字变换器。2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 4833-1997 多道脉冲幅度分析器主要性能、技术要求和测试方法GB 8993. 1-88 核仪器环境试验基本要求与方法总纲GB 8993. 3-88 核仪器环境试验
6、基本要求与方法潮湿试验GB 10257-88 核仪器与核辐射探测器质量检验规则EJ 528-90 核仪器基本安全要求3 定义本标准采用下列定义。3. 1 谱仪模拟一数字变换器射线谱仪中将信号幅度转化为数字、对信号幅度的概率分布进行分析的部件,简称谱仪ADC或ADC。3.2 总道数MADC把输入信号幅度分成量化电平数的最大值。3.3个别道宽h输入信号的两个相邻量化电平数之差,单位:mV。3.4道宽H所有单个道宽的平均值,单位:mV。3.5 变换系数P量化电平数除以相应的输入信号幅度差值,单位:道伏。3.6上阔Vu中国核工业总公萄1997”。7-09批准1997-12-26实施1 EJ/T 104
7、9-1997 ADC所设置的可接收的输入信号幅度的上限。3.7下阔VLADC所设置的可接收的输入信号幅度的下限。3.8 最大可测信号幅度Am落入ADC最大道数相对应的输入信号幅度。3.9 最小可测信号幅度Amin当下阔设置为最小阔值时,ADC所能变换的最小输入信号幅度。3. 10 变换增益G对最大可测量信号幅度量化给出的道数。对应于不同道宽,同一个ADC可以设若干不同的变换增益值。3.11 有效线性范围LRADC所能接收并满足线性要求的最小可测量信号幅度到最大可测量信号幅度相对应的道数范围与总道数之比,以百分数表示。3. 12道址mADC将信号幅度进行变换后的数字值,此值用作信号幅度分类存储的
8、存储器地址码。3.13 响应速度SADC中输入信号在单位时间内上升所达到的幅度值(或称电压上升速率),单位:V/s3.14变换时间TcADC对被测信号幅度展宽后再进行变换,从变换开始到变换完成所需的时间间隔,单位:s。3.15 ADC忙时间TsADC自接收输入信号并进行变换到将变换结果送出,而不能接收其它信号的时间间隔,单位:s3.16 数字偏置Mos从ADC给出的道址码中,移动ADC零道的数字量,亦称为数字零道阔或数字切割。3. 17 模拟偏置Vos从变换前的信号幅度值减去的一个模拟量,亦称模拟零道阔或模拟切割。3.18积分非线性的L在满足线性要求的幅度范围内,幅度响应和理想线性幅度响应的最
9、大偏差除以最大可测量信号幅度,以百分数表示。3. 19 微分非线性DNL在道宽为最小值时,在满足线性要求范围内,单个道宽对平均道宽的相对最大偏差,以百分数表示。3.20计数率d单位时间内出现的随机脉冲平均数,单位:S-l。3.21 道址分辨率8表示区分交叉在一起的两个峰的能力,用此峰的半高宽FWHM表示。2 EJ/T 1049-1997 3.22 最大可测计数率nmax在一定的测量脉冲条件下,在道址分辨率变化和道址相对变化所允许的误差范围内,能接收的最大脉冲计数率。3.23 线性门信号LG打开ADC线性门之信号。线性门信号用在高计数率谱仪中,对谱仪放大器信号进行反堆积控制。3.24 放大器忙信
10、号T.b谱仪放大器的输出信号超过规定噪声电平的信号时间宽度,在此时间内,放大器不能接收信号。单位:fLS。3. 25 ADC的分辨率RAocADC最大道数或最大(二进制)位数。4 产品分类4. 1 按分辨率分类ADC按分辨率分类见表1。本标准主要按分辨率对ADC分类。在下面的讨论中,A类以1024道为例,B类以4096道为例,C类以8192道为例。表1ADC按分辨率分类分类代号分类名称A 低分辨率B 中分辨率c 高分辨率4.2 按其官特性分类ADC还可按其它特性分类,如za)按变换时间特性分类:一一固定变换时间型;一一可变变换时间型。b)按变换时间Tc(s)长短分类z一一慢速ADC,Tc二三1
11、00;中速ADC,20Tc二100;一一快速ADC,Tc20。c)按结构分类:一一NIMADC; 一一一CAMACADC; 一PC机卡ADC。分辨率运1024道(或10位2048道(11位、4096道02位)8192道(或13位),、JEJ /T 1049-1997 5技术要求5.1 输入特性ADC的输入特性要求见表2。表2ADC的输入特性分类代号A B c 最小可测信号幅度(mV)100 40或2020 最大可测信号幅度(V)8 10 8 10 8 10 信号响应速度V/s) 二月。二20二三20输入阻抗(kO)二三1二l二ls.2 上下班别阔特性ADC的上下班别阔特性见表3.表3上下班别阔
12、特性分类代号A B c 下阁幅度0. 10 9 0.04 9 0. 02 9 毡围0.10 7 0.04 7 0. 027 上阁幅度1 10 1 10 1 10 范围18 18 1 8 5.3 非线性ADC的非线性不超出表4的规定。表4ADC的非线性分类代号积分非线性微分非线性5.4温度系数A 土0.1 土o.5 ADC的温度系数不超出表5的规定。4 B 土0.025士1备注对CAMAC型运2v 备注最大输入为10最大输入为8最大输入为10最大输入为8% c 土0.015士1EJ /T 1049-1997 表5ADC的翻度系数%。A B c 一直干士0.05土0.03土0.01士o.os土0.
13、03士0_01积分非线性士0.05土0.03士0.01微分非线性士o.os士0.03土0.01s.s 不稳定性ADC的长期不稳定性不超出表6的规定。表6ADC的长期不稳定性%/h A B 土0.10土0.10土0.02士0.025.6 有效线性范围ADC的有效线性范围见表7.表7分类代号指标A 98围范陆陆线hA Jhlr 有的1ilC D A B 二99 5. 7 ADC计数率特性ADC计数率特性见表8.表8AOC的计数率特性% 分类代号A B c 最大工作脉冲率按产品说明书按产品说明书按产品说明书道址相对变化 o. 1 0.02 运二0.01道分辨率变化 o. 1 0.02三二0.01 5
14、. 8 ADC变换增益调节范围ADC变换增益调节范围见表9。5 EJ/T 1049-1997 表9ADC变换增益调节范围分类代号A 增益1024 64 128 可调范围256 512 1024 s. 9 ADC控制功能ADC一般应具备以下控制功能zu符合控制、反符合控制zb)变换增益控制Fc)反堆积(线性门信号输出(可选择hd)放大器忙输入ze) ADC忙指示飞忙输出;f)模拟偏置或数字偏置Fg) I/0总线。5.10 ADC总线分配B 4096 512 1024 2048 4096 道c 8192 1024 2048 4096 8192 ADC至多道缓存(MCB)的1/0总线分配,因ADC结
15、构不同而不同。对于NIMADC, 推荐用表10的总线信号,有效电平为TTL低电平。s. 11 供电电源ADC的供电电源一般由电池、NIM电源或经DC-DC变换器变换后的PC机电漉供电,电源稳定度应满足1%的要求(可以不考虑纹波。s.12 安全性在EJ528中,ADC属于不超过安全低电压的设备,其绝缘电阻、漏电流和介电强度等电的安全特性应符合EJ528的相应规定。S.13使用环境ADC使用的大气环境应符合GB8993. l核仪器环境试验分级的要求,具体分级由用户按表11进行选择。1) ADC忙指示可用模拟(微安表)或数字(发光管)方式按百分比指示。6 EJ/T 1049-1997 表10ADC的
16、1/0总线分配信号名插脚代号方向分类代号开启ADC17 ADCE 自MCBA B I c 控ADC清零14 CL ADC 自MCB制数据准备好ADCRDY 至MCB信18 号读数据15 READ 自MCBADC忙16 BUSY 至MCB第0位20 ADO 至MCB第1位21 ADI 至MCB第2位22 AD2 至MCB数第3位23 AD3 至MCB第4位24 AD4 至MCB据第5位25 ADS 至MCB第6位26 AD6 至MCB第7位8 AD7 至MCB信第8位9 ADS 至MCB第9位10 AD9 至MCB号第10位11 ADlO 至MCB第11位12 ADll 至MCB第12位13 A
17、D12 至MCB第13位7 AD13 至MCB地线1 6 GND 至MCB注:用26芯插座,俯视插孔时的排号顺序,左排自上至下为113,右排自下至上为1426.表11ADC的使用环境项目内廿,.适应范围备注额定5 30 偏差2温使用温度0 40 高温土2c度范低温土3围贮存-1060 温度一2060湿最大主85%偏差g十2%度潮湿度主豆90%3% 7 EJ /T 1049 -1997 6 测试方法ADC进行测试包括校正和检验)的要求如下:a)环境条件应符合GB8993. 1的有关规定(见表12);当环境条件不产生疑义时,可在室温条件下进行测试z表12基准条件影响量基准数值偏差范围环境温度20
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