多道幅度分析器和单道定标计数器是从事核科学实验常用的实验仪器，本文描述了这两种仪器功能在计算机上的软、硬件实现，并对该虚拟仪器在基于C／S和B／S两种网络模式上的构建进行了探讨。多道幅度分析器的功能分析和软、硬件实现多道幅度分析器是对探测到的核脉冲按不同的幅度进行计数，每个幅度值对应一道，最终绘制出道数―计数图，找到计数峰值对应的幅度值，从而对核脉冲进行准确的能谱分析。要实现该功能，必须要有速度足够快的数据采集卡，因为核脉冲上升沿非常快，脉峰很尖，另外数据采集卡还应该具有阈值触发功能，由于核脉冲的产生具有随机性，可能在两个脉冲之间会存在较长时间的本底信号，如果不加区别地将所有信号都采集进计算机，则一方面会浪费大量的存储资源，另一方面会大大增加计算机数据处理的负担，所以需要对数据采集进行阈值触发，去除大量的无用本底信号，只采集有用的核脉冲信号，从而为计算机争取宝贵的数据处理时间。其次还要求数据采集卡具有双缓冲存储器结构，从而支持数据的连续采集，当一个缓存被采集数据填满后，等待计算机取走，但数据采集并不中断，采集数据被暂存到另一个缓存中，实现了数据的不间断采集，为数据采集和数据处理同步进行提供了保证。

而数据处理程序的核心是要在所有的采样点中找出真正的脉冲峰值，并在相应幅度对应的道中计数。经过长期实验最终选用的算法是逐个比较采样点的幅值，如果出现连续两个幅值增加后又有连续两个幅值减少则认为找到了一个真正的脉冲峰值。单道定标计数器的功能分析和软、硬件实现单道定标计数器是在规定的时间内或定标路一定的计数范围内对经过前端放大、滤波成形和电平转换的核脉冲信号进行不同位置的计数处理，最终得到粒子强度的空间分布。与多道幅度分析器相比，单道定标计数器的功能相对简单，它不需要对核脉冲的幅度进行刻度，只要核脉冲的幅度达到一定的阈值就能被甄别而计数。因此，在选择硬件时应主要考虑它的计数功能。NI公司的PCI－6602是功能完善的一款高速计数卡，它最大的计数率能达到20M，具有100K、20M和80M三个可选的内时钟，每个卡提供8个计数通道，能满足单道定标计数器对多个位置进行核脉冲计数的实际要求，可以大大提高产品的性价比。在软件设计上，重点是定时计数和定数计数的功能实现。通过对PCI－6602提供的基于LABVIEW的驱动程序的功能分析，知道了该卡能够在OUT端口产生具有一定宽度的脉冲信号，脉冲宽度是以SOURCE端口的计数值作为基准，该计数值可以通过编程确定。如果将SOURCE端口的信号源设置为内时钟，那么在规定的计数值内产生的脉冲宽度的时间间隔就能被确定，利用这个功能便能创造出定时计数所需要的时间基准。

同理，如果将SOURCE端口的信号源设置为外部输入的脉冲信号，则在规定的计数值内产生的脉冲宽度就能作为定数计数所需要的定标基准。同时该计数卡还具有脉宽测量的功能，它可以在其GATE端口设置的脉冲宽度范围内对SOURCE端口的脉冲信号进行计数，因此，只要将前面在OUT端口产生的具有一定宽度的脉冲引到计数通道的GATE端口，则就能完成单道定标计数器所要求的定时计数和定数计数功能。下图是PCI－6602产生一定宽度的脉冲信号和进行脉宽测量的原理分析。前面提到一个PCI－6602卡最多可以提供8个计数通道，而至少有一个通道要用来实现定时和定数功能，所以最终真正可以用到的只有7个计数通道，如果实际需要多于7个计数通道，则必须增加计数卡，如何实现多卡的协调工作成为解决问题的关键。PCI－6602计数卡提供了内部RTSI总线用于多计数卡之间的互连，因此将用于实现定时和定数功能的通道的OUT端口的输出信号引到RTSI总线上，所有用于计数的通道的GATE端口的输入信号再从RTSI总线上引进，则一个卡上的定时和定数通道就能为所有用RTSI互连的计数卡提供定时和定数基准，从而顺利完成计数通道的扩展，实现多卡的协调工作。目前用该方法已经实现了9个计数卡之间的互连，经过实验验证工作正常。

PCI－6602产生脉冲和脉宽测量的原理示意基于C／S网络模式的虚拟仪器的设计与实现C／S（客户机／服务器）网络模式实现的是客户机和服务器之间的点对点的数据通信，可以在服务器上装上数据采集硬件和相应的数据采集程序，并对实时性要求比较高的算法进行初步处理。在服务器端建立服务连接，并不断侦听客户机发送的服务请求，服务器程序可根据不同的服务请求做出不同的服务响应，满足客户机的服务要求。客户机端首先需要连接到服务器程序，然后根据需要发出不同的服务请求，如控制服务器端数据采集的起停、请求传送已经采集到并被初步处理的数据等，最后客户机程序对得到的数据进行后续处理，实现数据的离线分析。网络模式结构图笔者在实验室实现了对虚拟多道幅度分析器和虚拟单道定标计数器的基于C／S网络模式的异地操作，分别编写了相应的服务器端程序和客户机端程序，取得了理想的控制效果。增加了侦听客户程序服务请求的子程序，使得服务器程序一旦被运行，就处于等待客户程序操作请求的状态，如果侦听到的服务请求为开始采集的命令，则服务器程序开始采集数据，并对数据进行寻找峰值的初步处理，同时继续侦听停止采集数据的服务请求。数据采集停止后服务器程序可接受客户程序要求传送幅度谱数据的请求并把相应的数据传送给客户程序始计数或停止计数并向客户程序发送各通道的计数结果等操作。客户程序同样实现的是向服务器端发送不同的服务请求并对得到的计数结果进行文件管理和简单分析的功能。

在服务器上可以对网络属性进行设置，决定可以访问的客户机以及它们的访问权限，有些客户机可以设置为观看并控制服务器端的应用程序，有些客户机则只能观看服务器端的应用程序。结论本文阐述的虚拟多道幅度分析器在低频核脉冲的幅度分析中取得了很好的效果，在用放射源为钴60，探头为高纯锗探测器的现场测试中，当采样率设为13M，下阈设为0.3伏时采集1000秒得到了清晰的双峰值谱线。研制的虚拟单道定标计数器已经达到实用标准，现已被装配到中国原子能科学研究院的多个单位的实验室。中国粮油仪器网 http://www.grainyq.com/