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。     

核信号数字滤波成形算法仿真研究

本文介绍三种核信号(高斯滤波成形、匹配滤波成形、梯形滤波成形)数字处理方法。利用计算机产生的单指数仿核脉冲信号作为信号源,分析了不同单指数输入时间常数及各滤波器参数变化对滤波效果的影响,并用Matlab编写相关算法仿真程序,给出了仿真结果。     

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...     

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。     

复杂波形核脉冲信号的梯形成形研究

提出一种对复杂波形核脉冲信号进行梯形成形的方法。该方法将复杂波形核脉冲信号看成传递函数的冲激响应,对传递函数因式分解成一阶惯性环节和的形式。采用粒子群算法对复杂波形核脉冲信号进行识别,得到一阶惯性环节的个数、各个环节的比例系数以及脉冲幅值相关系数、发生时间和时间常数等参数。通过所识别的参数进行其梯形成形的公式推导及仿真实验表明,该方法获取的脉冲幅值精度较高。     

数字化多道中双指数脉冲梯形成形算法研究

本文在双指数脉冲梯形滤波成形算法原理基础上,从理论上分析了算法的滤波特性和弹道亏损特性。通过MATLAB仿真和基于FPGA的实验验证,证明了该算法的梯形上升沿时间越长滤波效果越好,修复弹道亏损所需梯形平顶长度小于探测器电荷收集时间。在设计数字化多道时可根据上述特性对梯形参数进行优化调整,从而最大限度地减少系统脉冲成形时间,降低脉冲堆积概率,提高多道脉冲幅度分析系统的脉冲通过率。     

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。     

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。     

基于MATLAB的数字核信号滤波成形处理方法的研究

在数字核信号的处理中,为获取更好的能量分辨率等性能指标,需要对核信号数字滤波成形处理方法进行研究。基于数值递推方法分别建立了高斯成形和梯形(三角形)成形模型,然后搭建一套基于MATLAB的数字核信号滤波成形处理平台,实现仿真核信号与实际采样核信号的滤波成形处理,分析各滤波成形方案的特点以及不同成形参数对滤波效果的影响,为最优化数字滤波成形方案的选择、最佳滤波成形参数的选取提供设计指导与技术支持。     

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%。     

基于数值微分核脉冲信号数字处理方法

核反应堆核测量系统测量探测器输出的核脉冲信号,该信号后沿拖尾很长,在计数率较高时容易产生信号堆积和基线漂移等问题,导致源区计数率测量上限仅能达到105 Hz左右。文中基于数值微分方法,采用数字处理技术,在时域上分析了核脉冲信号经过前置放大、信号成形、低通滤波和脉冲甄别后的输出,并利用探测器实测信号进行了仿真。仿真结果表明,基于数值微分的数字处理方法可以实现相邻0.4 μs脉冲信号的识别和测量,将源区测量计数率上限提升到2×106 Hz以上。      

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。     

核辐射脉冲幅度分析的基线卡尔曼滤波估计

本工作从核辐射脉冲信号波形的物理特性分析出发，讨论了卡尔曼滤波方法在实测脉冲信号序列基线估计中的应用效果。实验结果表明了该方法的有效性，这为数字化核辐射多参数测量与分析系统谱分析提供了很好的数据预处理手段。     

核辐射脉冲幅度分析的基线自适应Kalman滤波估计

为实现核辐射脉冲幅度分析中的基线估计,该文探讨了一种用自适应Kalman滤波方法对基线进行估计的方法。通过对核辐射脉冲信号波形物理特性的分析,结合自适应Kalman滤波算法,对核辐射信号基线进行数学建模,进而实现基线估计。实验结果证明了该方法的有效性,能为脉冲数字成形等后续工作提供很好的预处理数据。     

基于软核的数字化多道脉冲幅度分析器

介绍了一种数字化多道脉冲幅度分析器(DMCA),该系统采用数字梯形滤波成形等数字信号处理方法进行核脉冲信号处理,采用NOISII软核处理器进行数据处理,所有数字功能均在单片FPGA中实现。测试表明,该系统转换增益可达4 096道,最大脉冲通过率可达200 kcps以上。     

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。