数字快成形算法用于慢衰减闪烁体的高计数率能谱读出

慢衰减型闪烁体(NaI(Tl)、CsI(Tl)等)探测器经过前放输出的脉冲信号具有较长的上升时间,造成电荷在收集的过程中出现严重的弹道亏损。在后续脉冲成形中为了降低弹道亏损对能量分辨率的影响,一般采用较宽的成形平顶来增加电荷的收集时间。但在高辐射粒子注量率的场合下,由于慢衰减型闪烁体输出的脉冲堆积严重,采用传统的滤波成形方式获得的脉冲计数率和能量分辨率明显降低。为解决此问题,本文提出了一种以数字反褶积为核心的数字快成形算法。该算法可去掉慢衰减型闪烁体探测系统的衰减电流拖尾,获得一理想的冲激脉冲电流,然后再通过滤波成形为一窄脉冲,并彻底消除弹道亏损的影响。通过对~(137) Csγ源测量,使用传统成形算法的能谱测量系统在成形时间为1.5μs时,其光电峰能量分辨率为6.99%,计数率为68 000s~(-1);而使用数字快成形系统,在相同情况下获得6.37%的能量分辨率,计数率可达102 000s~(-1)。因此数字快成形算法可有效地修复在高辐射粒子注量率下,窄脉冲成形引起的信号变形和拖尾,从而提高了脉冲堆积甄别能力。     

输出对称波形的脉冲放大器

由于半导体探测器的应用,使核辐射测量的分辨率大为提高,相应对脉冲放大器也提出了较高要求。除了提高放大倍数,并要求其稳定性、线性指标都相应提高之外,还必须对脉冲放大器成形网络进行研究改进。经研究认为将信号成形为对称的钟形脉冲是比较理想的。它能够达到在比较窄的脉冲宽度下得到较好的信号     

数字化能谱获取中梯形成形研究

在数字化能谱采集系统中,往往需要添加适当的脉冲成形算法对数字化核信号进行处理,以提升系统能量分辨率等指标。梯形成形算法因具有实现简单、成形脉冲窄等诸多优势而得到广泛的应用。从探测器输出的脉冲信号进行数学模型建立及简化出发,对信号模型的梯形成形算法进行分析讨论,并利用Simulink在现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)上实现并改进梯形成形算法,通过实验测试了成形算法的可行性及其在能谱测量过程中对能量分辨率的提升。     

一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路

一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路，涉及辐射检测技术领域。本发明方法的步骤为：将加速器的束流脉冲经过穿透电离室，穿透电离室输出的电流脉冲经低噪声电荷灵敏前置放大器进行积分放大，转换为电压脉冲。电压脉冲经CR-RC有源滤波成形电路滤波得到成形脉冲。峰位自检测电路定位成形脉冲的峰位，并产生采样／保持控制信号送到峰展宽电路。峰展宽电路通过采样／保持控制信号实现对成形脉冲的展宽并由缓冲级电路输出。输出的脉冲信号经A／D转换后由数据采集电路采集，得到加速器单脉冲剂量变化的信息。本发明的使用不因被检物体的位置而受影响，同时具有统计涨落小、监测准确的优点。     

数字高斯脉冲成形算法仿真研究

高斯脉冲具有良好的时间、频率响应和较高的信噪比,探测器输出信号通常被滤波成形为高斯波形或类高斯波形。在高斯脉冲成形算法基础上,引入截止频率和品质因子,讨论成形参数对成形脉冲幅度、宽度的影响。通过与梯形脉冲成形算法对比,研究高斯脉冲成形算法的滤波效果以及对核信号幅度谱的作用。结果表明,在相同达峰时间条件下高斯脉冲成形算法具有更好的噪声抑制能力,同时可减小核信号幅度谱的半高宽;结合使用梯形脉冲成形算法可改善高斯脉冲成形算法在处理堆积脉冲中的不足,提高核信号通过率。     

基于S-K数字成形和种群技术的脉冲参数提取方法

核脉冲信号成形前的指数信号往往含有较为丰富的高频信号并叠加有噪音,使指数信号的参数识别变得困难,对此,本文提出一种通过成形后的信号反推成形前参数的方法。采用S-K高斯数字成形算法和种群技术,由高斯信号搜寻指数信号的参数。结果表明,该方法得到的指数脉冲参数精度高:幅值和产生时间误差在1%以内,时间常数误差为2%左右,是一种性能良好的脉冲识别方法。     

基于小波变换的双指数信号高斯脉冲成形算法研究

高斯脉冲具有信噪比高、弹道亏损小的优点，因此，在核辐射测量系统中常将核辐射探测器输出信号成形为高斯波形。核辐射探测器实际输出的核脉冲信号更接近于双指数信号，因此在小波变换的基础上，利用卷积运算的微分特性，提出了双指数信号高斯脉冲成形算法，并建立了成形系统的冲激响应。采用模拟核脉冲信号，从时域和频域两方面研究了成形参数对成形脉冲形状、滤波特性的影响规律；采用FAST硅漂移探测器（Silicon Drift Detector,SDD）测量标准Mn样品获得实测核脉冲信号，分别进行高斯脉冲成形算法和梯形脉冲成形算法处理，并生成能谱；通过对比5.89 keV特征峰峰面积、能量分辨率，研究两种成形算法在能量分辨率和堆积脉冲分离方面的性能。结果表明：当达峰时间为3.2～6.4μs时，两种成形算法所得能谱的能量分辨率最佳，此时，两者之差小于5 eV；在相同达峰时间条件下，高斯脉冲成形算法的堆积脉冲分离能力优于梯形脉冲成形算法。     

尖峰脉冲成形算法改进与性能分析

在数字化核仪器中,为获取高能量分辨率的能谱,常采用数字滤波成形算法处理核脉冲信号,脉冲成形方法中成形参数对输出信号波形、堆积脉冲分离的影响研究鲜有报道.本文在尖峰脉冲成形算法基础上,引入平顶参数,对Mn样品的硅漂移探测器得到的实测脉冲信号开展实验研究,并与常见的梯形脉冲成形方法作对比分析.对采集到的核脉冲信号分别采用尖...     

基于MATLAB的核脉冲信号数字成形实现与性能分析

数字核谱仪系统中数字成形方法与成形参数的选取影响着脉冲信号的噪声抑制、堆积识别、幅度提取,进而直接影响系统的能量分辨率与最大脉冲计数率等主要性能指标。研发一套基于MATLAB的数字核信号处理平台,可分别实现仿真核信号,采样核信号在不同数字成形方法、不同成形参数下的高斯成形、梯形成形与三角成形输出的同时,可构建具有多套数字成形算法验证平台。通过对137Cs(NaI探测器)的γ能谱与Fe源(Si-PIN探测器)的X荧光能谱测试可得:数字高斯成形表现出更好的能量分辨率特性;三角成形表现出更好的最大脉冲计数率特性;梯形成形表现出更好的综合特性。采用梯形成形对137Cs能谱和高斯成形对Fe的特征X射线能谱测试可知:随着成形参数的增加,能量分辨率越好,最大脉冲计数率越低。     

NaI谱仪数字稳谱方法设计

通常野外环境下使用γ谱仪的工作温度范围为-20～50℃.NaI谱仪易受温度变化影响,当成形窄脉冲时尤为显著.本文设计的一种数字稳谱新方法可对每个脉冲进行实时幅度校正,在不增加系统复杂度的同时利用137Cs参考源的两个特征峰进行实时稳谱.实验结果表明,在-20～50℃温度范围内,该方法可有效改善NaI谱仪的温度稳定性.     

梯形成形算法中成形参数与成形脉冲波形关系研究

在梯形成形算法理论基础上,利用模拟和实测核脉冲信号研究了梯形成形算法中衰减时间常数(τ_(trap))、达峰时间(n_a)与成形脉冲波形、滤波效果的关系,以及nb在分离堆积脉冲时的取值选择。研究表明,当且仅当τ_(trap)等于输入信号衰减时间常数时,成形脉冲对称;n_a值越大,滤波效果越好,脉冲宽度增加;n_b小于两个核脉冲信号发生的时间间隔时,采用梯形成形算法可分离堆积脉冲。     

高阶核脉冲信号成形方法研究

针对成形前核脉冲信号的高阶特性,本文提出一种构建高阶脉冲模型及其成形算法的思路。采用系统函数及Z变换的方法,以具有惯性环节形状特征的三阶信号为例构建了三惯性脉冲模型及其梯形成形算法。结果表明,该方法得到的三惯性脉冲模型具有较高的灵活性与准确性,可以根据探测器的输出信号特点进行参数调整用以表现高阶核脉冲的复杂性,其梯形成形算法也具有较好的效果,对于提升系统能量分辨率与计数率具有重要意义。     

核信号高斯与梯形数字成形方法仿真及其评价

针对理想单脉冲负指数衰减核信号,建立了数值递推法的高斯核脉冲成形模型和Z变换法的梯形核脉冲成形模型,在MATLAB/Simulink环境下,运用DSP Builder系统级模型开发工具搭建了梯形核脉冲成形平台。通过改变脉冲成形参数,获得了脉宽、半高宽、峰高等信号特征量,并对高斯与梯形成形方法进行了仿真对比分析及其评价。结果表明,改进后的梯形成形方法成形速度快、灵敏度高、抗噪能力强,最终在FPGA板级测试验证了梯形成形方法的正确性,取得了较好的效果。     

实时核信号数字化脉冲成形关键技术研究

本文对理想核脉冲信号和实际探测器输出信号分别进行了计算机模拟仿真与分析,总结了不同成形时间的核脉冲信号的数字梯形成形参数的确定方法。在高计数率场合时提高了有效测量计数率,消除了部分脉冲的堆积并减少了系统死时间。同时,采用256点和512点数字三角成形方法测试了Si-PIN半导体探测器的性能,并与模拟电路成形方法进行了对比测试。测试结果表明,脉冲数字成形处理方法提高了探测器计数率和分辨率。     

三梯形成形法处理脉冲堆积仿真研究

在梯形成形算法基础上,提出了处理脉冲堆积的快中慢三梯形成形算法。该算法设置了三个成形时间不同的梯形通道,利用快梯形通道进行脉冲计数定位,慢梯形通道提取脉冲间隔较大的梯形幅度,中梯形通道提取脉冲堆积程度较轻的梯形幅度,降低丢弃脉冲的数量,减少原始核信息的丢失。实验测试结果表明,在高计数率和脉冲堆积严重时,该方法较快慢双通道梯形成形方法具有更高的能谱分辨率。     

基于采样定理的核信号数字高斯滤波成形研究

核能谱分析仪中,常采用模拟滤波成形电路处理探测器的输出信号,以满足后级电路对信号波形的需要并滤除噪声。由模拟电路实现的高斯成形系统,改变成形参数必须对硬件进行调整,灵活性及稳定性均不理想。为实现数字滤波成形,根据模拟Sallen-Key高斯滤波成形电路,推导出模拟高斯成形系统的冲激响应;再根据采样定理推导出了数字高斯成形系统的冲激响应。用该数字高斯成形系统对实测核脉冲信号进行处理的结果显示,数字核脉冲信号被滤波成形为准高斯信号,为核脉冲信号数字滤波成形的实现提供了一种新的实现方法。     

不锈钢端头环焊缝的超声波探伤

本文介绍了采用高频(20MHz)、高阻尼、水浸聚焦探头及窄脉冲技术对奥氏体不锈钢端头环焊缝进行的探伤。文章指出:窄脉冲技术可以克服晶界的干扰,提高信噪比;脉冲回波法能避免端头边界的干扰,用于圆周轴向和周向的探防。金相结果表明本法能比较满意地探测到小焊缝中的夹渣、气孔等缺陷。该方法也同样适用于其它材料的小焊缝探伤。     

几种峰值展宽器

对窄脉冲进行幅度测量时,经常用到峰值展宽器。例如,为匹配多道脉冲幅度分析器输入端的脉冲响应及ADC转换时间,特别是用一个ADC来处理多个输入脉冲时,都需把窄脉冲的峰值展宽。     

数字核脉冲信号高斯成形方法实现与对比分析

数字核脉冲信号的高斯成形,由于其实现简单、综合性能良好被广泛应用于数字核谱仪系统中。本文从Sallen-Key与CR-RC~m电路的工作原理出发,推导了基于数字Sallen-Key与数字CR-RC~m在时域中的高斯成形递推函数,分别获取Z域中的传递函数,并对其幅频响应进行了分析。对实际采样核脉冲信号,分别采用数字Sallen-Key与数字CR-RC~m的递推函数实现了其高斯成形,随着成形参数的增加,成形结果越趋近于高斯形,成形脉冲也越宽。基于Si-PIN探测器测量55Fe射线源,获取不同高斯成形方法、不同成形参数下的能谱,结果表明:数字Sallen-Key表现出更好的能量分辨率性能,而数字CR-RC~m表现出更好的计数率性能。     

基于余弦函数的核脉冲信号数字成形方法研究

核脉冲信号的数字余弦函数(cos)成形，因成形简单、可操作性强和灵活性高等优势被用于核脉冲信号的数字成形处理中。本文从单指数衰减脉冲信号和cos脉冲信号的数学模型出发，推导了对称cos成形、零面积cos成形与对称零面积cos成形三种成形方法在Z域中的传递函数和级联公式，分析了成形参数对数字cos成形结果的影响。针对仿真核信号和实际采样核信号，分别实现了三种数字cos成形；基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)系统，实现了核信号的数字cos成形、幅度提取、能谱构建等功能。通过对¹³⁷Cs(NaI(Tl)探测器)γ能谱的测试，结果表明三种数字cos成形方法在能量分辨率和计数方面均表现良好，且对称零面积cos成形性能指标更为优异，具有较大的应用前景。