加速器逐束团数字反馈系统FIR滤波器研究

为了克服加速器中束流耦合束团不稳定性,新建的储存环必须采用逐束团数字反馈系统。数字反馈系统采用有限长单位冲激响应滤波器(Finite Impulse Response, FIR)来实现对束流信号滤波和90°移相,最终得到反馈信号。FIR滤波器可采用最小二乘法和选择滤波器法设计,本文在横向或纵向反馈系统中深入研究了这两种方法的差异。分析结果表明:采用选择滤波器法,设计简单,是较佳设计方法。随后,对选择滤波器法进行了优化,进一步分析了采用优化的选择滤波器法设计的FIR滤波器的工作可靠性以及滤波效果,对反馈系统FIR滤波器设计有一定的指导作用。     

数字Chebyshev核脉冲滤波器设计

设计一种基于Chebyshev多项式的IIR滤波器,用于抑制核脉冲信号中的噪声,利用MATLAB建立相应的IIR滤波器模型,并在FPGA上完成代码设计,并对NaI(Tl)闪烁探测器信号进行了性能测试,仿真结果表明,噪声得到了明显的抑制。同时比较了IIR滤波器三种实现结构和相同滤波效果的FIR滤波器所消耗的硬件资源。其中级联型结构的运算精度高且所占硬件资源少。     

高速数字多道能谱技术研究

数字信号处理技术在核测量领域的广泛应用,极大地提高了核能谱测量的精确度和灵活性。我们的高速数字多道使用了一个10位80MSPS的模数转换器,转换后的采样信号噪声比较大,利用一级数字FIR滤波处理单元对信号进行处理,可以使高频采样引入的噪声得到有效滤除,提高信噪比。由于成形参数可调,数字核信号的数字成形处理(梯形成形),在强辐射能谱测量中具有良好的脉冲堆积处理能力。结合FIR滤波和数字成形的高速数字多道能谱系统可以实现核信号能谱的精确测量。     

嵌入式数字滤波器在线处理脉冲堆测量脉冲波形信号

脉冲波形信号是脉冲堆特性的反应,实际测量中易混杂大量噪声干扰信号。脉冲波形信号的在线滤波与提取对于脉冲参数的计算及脉冲堆性能研究具有重要意义。文中对脉冲波形信号进行理论分析,运用数字信号处理技术,提出滤波器的设计指标,设计基于有限冲击响应(FIR)的嵌入式数字滤波器,并将其应用于在线测量装置中。实验结果表明:该嵌入式数字滤波器可以有效滤除噪声干扰信号,实现脉冲波形信号实时在线提取与处理,有利于脉冲参数的计算。     

基于FPGA+DSP的核信号数字时间谱仪设计

针对核电子学中核脉冲信号的高速实时数字化处理,设计了基于FPGA+DSP的两通道核信号数字时间谱仪。该实验平台基于数字恒比定时(dCFD)原理,采用高速运放和ADC进行模拟信号成型采样,数字信号送入FPGA完成波形判选、数据缓冲、FIR滤波和基线恢复,利用DSP实时信号重构和函数定时,通过USB2.0接口与上位机通信。该系统的主要特点是具有模数电路的高度集成、数字信号的实时运算,接近模拟定时的精度。     

利用多道幅度分析器测量线性变化电压的非线性系数

本文描述一个线性变化电压非线性系数的测量方法。利用采样脉冲对线性变化电压进行采样,测量采样后脉冲的幅度分布密度,经过最小二乘法拟合,便可求出非线性系数。文中还提出了决定采样脉冲频率的方法。     

环境辐射监测数字伽玛谱仪设计

本文介绍了一种环境辐射监测数字伽玛谱仪设计方案。本设计采用Na I(Tl)探测器对伽玛射线进行探测,由FPGA控制可编程增益放大器对核脉冲信号进行调节,以适合后续模数转换输入要求。由FPGA控制高速模数转换器AD9235对核脉冲信号进行模数转换,然后采用海明窗低通FIR数字滤波器对数字核脉冲信号进行滤波,滤除高频噪声。本设计采用TMS320C6713对数字核脉冲信号进行梯形成形,改善弹道亏损和脉冲堆积,最后对其进行幅值判断形成能谱。谱仪经刻度后,不仅可以获得现场辐射计数总量还可以获取现场能谱对核素进行初步判别,这对于工业环境辐射监测非常有意义。本设计具有体积小、设计灵活、可扩展性好等特点,非常适合现场环境辐射监测。     

基于盲目反卷积算法的核脉冲信号处理

提出一种新的核脉冲信号测量分析方法,采用盲目反卷积算法,在线去除采集信号的堆积,恢复基线,还原核脉冲信号。系统采用FPGA控制高速ADC对核辐射信号连续采样,上位机通过USB2.0通讯,采用具有高速传输特性的Slave FIFO模式实现数据实时采集,利用NI LabVIEW软件平台实现算法处理与显示。结果表明,该方法具有传输速度快、能实时测量与显示等优点。     

数字核谱仪系统中脉冲幅度提取方法研究

数字核谱仪系统中脉冲幅度提取的准确性与实时性直接影响到系统的能量分辨率与脉冲通过率。本文对高速ADC采样后的数字核信号脉冲幅度提取方法进行研究,将幅度提取方法按直接比较法、曲线拟合法与滤波成形法的工作原理展开讨论。采用上述三种方法对实际采样的数字核信号进行脉冲幅度提取,在40 MHz的采样频率下,分别采用曲线拟合法与滤波成形法对脉冲幅度进行提取,得到各自的能谱。通过理论分析,实验比较与测试,综合能量分辨率与脉冲计数率的性能,得到最佳的脉冲幅度提取方法为滤波成形法。     

CIC滤波器在NQR炸药探测系统中的应用

从NQR炸药探测系统数字信号处理与分析的角度出发,介绍了CIC数字滤波器的原理和使用方法。和传统常使用的FIR及IIR数字滤波器相比,CIC滤波器具有可抽取的特点。在NQR炸药探测系统中,数字接收机多采用大倍率过采样体制,面对高速处理海量数据的需求,CIC数字滤波器充分体现了灵活、高效、实时的优势,为各种炸药成份的NQR信号提取、处理与分析提供了良好的解决方法。     

基于LabVIEW的核信号数字滤波器的研制

本文介绍了基于LabVIEW的核信号数字滤波器的设计与测试。该数字滤波器实现了3种核信号的数字滤波成形方法--基于小波分析技术的高斯滤波成形、匹配滤波成形和梯形滤波成形。为验证该滤波器的性能,利用计算机产生的数字化核脉冲信号作为信号源,对各种滤波成形算法的效果进行了测试。测试结果表明,该数字滤波器的性能良好,参数调节方便,适用于对核信号进行数字滤波成形。     

基于交叉采样技术的多道脉冲幅度分析仪设计

为提高核脉冲信号幅度分析精度,本文设计的多道脉冲幅度分析仪采用多片AD7626交叉采样方式提高系统的实时采样率,弥补单片ADC芯片低采样率的不足;使用时钟分配芯片AD9522为时间交叉采样提供精确的转换时钟;FPGA上构建SOPC系统和各功能模块实现时间交叉采样的控制、数字信号读取重组以及脉冲幅度数字化分析处理。通过对设计的多道脉冲幅度分析仪进行谱线采集测试,结果表明其可应用于伽玛能谱测量领域。     

基于FPGA的核信号高速采集系统的设计

对核信号高速采集系统的研究可实现数字核信号处理方法的改进与算法的验证,以及对数字化核能谱测量系统性能指标的提升具有重要意义。研发一套核信号高速采集系统,通过高速ADC将信号调理电路输出核脉冲信号进行采样,同时在FPGA系统中实现FIFO、USB接口传输功能,将采样后的数据经过FIFO缓存,再通过USB接口传送给后续计算机系统进行保存、显示与进一步处理。在搭建的核信号采集系统上进行测试,通过对5、10、20与33.3 MHz采样率下得到的核信号进行分析与讨论,表明该系统可有效地实现核信号的高速采集。     

时幅连续信号数值反卷积方法及其应用

为简单有效地恢复脉冲辐射场诊断信号，研究提出一种数值反卷积方法。在一定条件下对输出序列和响应序列进行抽样，构造“超定”线性卷积方程组，并在一定物理约束下利用最小二乘法求解方程组，得到较低采样频率下输入信号序列的反卷积恢复。在Matlab中实现了该算法并进行了模拟。结果表明，当输出序列和响应序列所含加性白噪声小于5%时，无需任何预处理，反卷积结果与原输入序列符合很好。该方法适用于时幅连续信号处理，能较好地解决反卷积的病态问题，使用方便，且不需序列重组，结果直观、不需延迟修正。该方法在脉冲辐射场诊断中已得到成功应用。     

随机脉冲触发峰值采集电路的设计

射线检测装置的输出信号是随机离散的不等幅的高频信号,为形成能谱图,需对此信号进行峰值采样和计数。介绍的随机脉冲触发峰值采集电路,在脉冲到来时自动触发进行采样,使信号采样过程和信号到来时间实时配合,在计算机的控制下,提高了采样频率,又不因空脉冲而占据内存。     

基于ⅡR滤波器的核信号数字高斯成形方法

为适应数字化核仪器发展的趋势,研究了一种数字高斯滤波成形的方法。根据模拟高斯成形电路的频率响应,确定数字高斯成形滤波器的指标,设计了皿数字高斯成形滤波器。对实测核脉冲信号进行处理的结果显示,在滤除噪声的同时,可以将数字核脉冲信号成形为准高斯信号。该方法不仅可代替复杂的模拟滤波成形电路,而且能提高系统稳定性和抗干扰性。     

DMCA中基于补偿最小二乘法的基线估计算法

介绍了一种用于数字化多道脉冲幅度分析(DMCA)中的基线估计算法。该算法针对核脉冲信号尾部衰减很慢的特点,首先对核脉冲信号死时间内的信号作直线替代预处理,以减小核脉冲信号尾部对基线估计的影响,然后用补偿最小二乘法对预处理后的信号进行拟合,从而估计出基线。仿真结果表明,本文算法估计出的基线平滑稳定,能够很好的逼近真实基线。通过与常规算法估计结果的均方误差作对比,得出本文算法具有更高的基线估计精度。     

252Cf随机脉冲源方法测量球形钚系统瞬发中子衰减常数

²⁵²Cf随机脉冲源方法由早期的重复脉冲源方法演变而来,是测量核系统瞬发中子衰减常数α的有效方法。采用该方法测量了钚球装配31 mm、29 mm厚钢反射层核系统的α,在有效信号和噪声的比例为1∶1的情况下,得到的瞬发中子衰减谱信噪比为7∶1,最小二乘拟合结果依次为2.25 μs^-1和3.00 μs^-1,拟合误差为±0.02 μs^-1。与Rossiα方法的测量结果进行了比较,两种测量方法的结果差异小于1.3%。     

基于实时数字脉冲处理技术的核谱仪研究

本文提出一种基于80 MHz ADC的数字化γ能谱系统。系统由探测器、前端电路、ADC和数字处理单元组成。数字处理在FPGA中完成,主要包括FIR数字滤波、脉冲梯形成形、幅度甄别、数据通讯。为减小高速ADC在采集过程中引入的噪声信号,在数字处理单元实现FIR数字滤波,对数字脉冲信号先进行滤波处理,再进行脉冲梯形成形,得到高分辨率的能谱数据。测量系统中模拟信号全部采用直流耦合,数字脉冲宽度为1.6μs,对137 Cs的能量分辨率达6.88%。     

基于自适应滤波器的能谱数据平滑技术

针对传统的谱线平滑方法在滤波器参数选择不当或平滑次数过多时引起谱线畸变的缺点,在最小二乘法的基础上,利用自适应滤波器的原理,采用快速卡尔曼实现递归最小二乘法,并通过前向、后向预测器更新滤波器系数,实现能谱数据的平滑去噪处理。通过实验将该方法与多项式最小二乘法、最小均方算法进行定性分析与比较,结果表明该方法能较好地降低能谱中的噪声,并能保持能谱的特征。