微机控制数字型脉冲信号发生器

一、引言 为了快速简便地测试一些常规核电子学仪器,我们研制一个自动化仪器测试系统。这里介绍的脉冲发生器是此系统的一个重要组成部分,它由ECL和STTL电路构成,是一个三插宽的NIM插件。发生器的输出信号为方波脉冲,具有较快的前沿。由于输出信号的幅度、宽度、频率以及极性等参数均由计算机来设置调节,这就为远距离调谐仪器及构成自动化测试系统提供方便。脉冲发生器的电路方框图如     

基于随机抽样的核脉冲信号发生器的研究

本文设计了一种基于FPGA的任意核能谱脉冲信号发生器。该脉冲信号发生器以32位随机数发生器为基础,通过对参考谱线在幅度上的抽样,使输出脉冲信号在幅度上满足参考谱线的概率密度分布函数。系统对脉冲出现的时间进行1 024区间分割,并计算得到不同分割区间内脉冲信号出现的概率及该时间间隔的平均时间,采用随机抽样使输出脉冲信号在时间上满足指数分布规律。实际测试结果表明:该信号发生器输出脉冲在计数率上满足泊松分布,在幅度上满足参考谱线的概率密度分布函数;系统噪声低于2.86mV;输出脉冲计数率可调,满足核脉冲信号的规律。     

新型随机核脉冲信号发生器设计

本文设计了一种基于FPGA和C#程序的随机核脉冲信号发生器。该脉冲信号发生器以高斯脉冲为基础,利用线性反馈移位寄存器产生均匀分布随机数,并根据核素特征谱线进行抽样,使输出高斯脉冲信号的幅度满足特征谱线的概率密度分布函数。系统具有电路简单,分辨率高,抗干扰能力强等优点。利用多道分析系统对241Am、109Cd、188Re、60Co四种放射性核素的模拟信号进行测试,结果表明:该信号发生器能够产生模拟核素特征谱线的高斯脉冲,并具有较高的稳定性和可靠性。     

随机脉冲发生器

由于核衰变和粒子反应的随机性,探测器给出的信号在时间上是随机的,但一般的信号发生器给出的都是周期性的信号。为了测试电子学设备在输入随机信号时的性能,时间上随机的信号发生器是必要的。介绍了各种随机信号发生器,包括模拟式和数字式。一种数字式随机脉冲产生器是用单片机算出随机数,再用计数法给出随机脉冲;另一种用随机码发生电路给出时间上随机的信号,更为简便,可以嵌入FPGA中。     

基于VME总线的高精度信号发生器的设计

北京谱仪(BESⅢ)的飞行时间读出电子学(TOF)对于时间信号的测量具有非常高的要求,需要对TOF时间测量电路进行严格的测试。本文介绍了用于该测试的高精度信号发生器的实现方案,该电路能够产生抖动(Jitter)小于23．623ps的脉冲信号和抖动小于12．265ps的40．000MHz时钟信号。同时,对设计中使用的关键性技术一高速高精度时钟电路和脉冲产生电路的设计进行了分析。     

仿核脉冲的随机信号发生器研究

以伪均匀随机数为基础,通过算法产生高斯分布和指数分布随机数,以89C51单片计算机系统为硬件,采用Keil C编程,实现了输出脉冲幅度可以是高斯分布、指数分布及均匀分布等模式,也可以两种以上模式共同输出,输出脉冲时间间隔可以是周期性的,也可以是指数分布的。该随机信号发生器可以实现多种分布模式的输出控制,较好的仿真了核脉冲幅度和时间的随机特性。     

基于C#和DSP的核能谱模拟平台构建

针对核信号在脉冲幅度和相邻脉冲时间间隔上存在的随机性,探讨构建了一种基于C#和DSP软硬件的核能谱模拟平台。采用相关算法,产生核随机信号,并统计其涨落特性,在软硬件两方面实现对任意核能谱的精确模拟和逼真再现。可对相邻核信号产生的时间间隔作任意分布设定,还可对核能谱的刷新频率、每次刷新增加的脉冲数以及统计脉冲总数等参数进行设置。模拟结果表明,在统计的脉冲总数与原始数据量相等的情况下,谱各道相对误差可控制在0.5%以内。     

核信号发生器设计与实现

根据西南科技大学核科学技术实验中心核电子学实验室需要,本着可靠、简单、实用的原则,设计了一款核信号发生器。核信号发生器主要由两部分组成:脉冲信号发生器、滤波成形电路。结合核信号的数学描述,给出其理论实现方法,先产生一组方波信号,再对其进行滤波。测试结果如下:下降升时间,50μs-950μs;频率范围,28 Hz～4.6 kHz;幅度,1.5 V～4.9 V;正极性占空比,50%-78%。从测试结果看,基本满足需求,同时为下一代复杂核信号发生器设计奠定基础。     

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。     

核脉冲高速高精度峰值采样保持电路的研究

高性能峰值S/H电路是核脉冲高速高精度采集系统的关键.从准高斯波形出发,从理论上导出了核脉冲峰值S/H电路的孔径时间与脉冲成形时间的关系及ADC转换速度与脉冲计数率的关系.分析了常用脉冲峰值S/H电路的性能,给出了峰值S/H电路设计的一般原则.最后介绍了基于PKD01芯片焦化塔双能γ射线液位测量仪峰值保持器的设计.     

一种仿252Cf中子源脉冲信号频谱分析的FPGA设计与实现

从252Cf自发裂变中子源之裂变中子在时间分布上相互独立的基本原理出发,针对随机核信号在时间上呈泊松分布,在幅度上服从高斯分布的这一特征,开展了基于FPGA技术的仿252Cf中子源随机核信号产生及其频谱分析系统的研究.通过比较仿252Cf中子源核信号与核信号的功率谱趋势,验证了仿252Cf中子源随机信号产生机制的可靠性...     

统计均匀分布脉冲幅度谱产生器

本文描述一种时间幅度二维随机脉冲发生器,它产生一种时间随机、幅度统计均匀分布的脉冲幅度谱,在谱的高端外侧还设立有一高分辨率的稳定幅度脉冲用作参考峰。本产生器可代替放射源信号对多道分析器(MCA)或计算机数据获取与处理系统以及核仪器进行测试和检验,特别是对高计数率下,MCA道址漂移和幅度分辨率的精密测量。     

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。     

呈任意能量分布的核信号模拟

针对核信号在脉冲幅度和相邻脉冲产生的时间间隔上存在的随机性,探讨了核信号统计特性的模拟方法.在进行核信号的能量随机性模拟中,可将核信号的统计特性分解为均匀分布、高斯分布、指数分布、多项式分布和泊松分布等基本分布,并用本文所述方法来实现;对于不便于分解、呈任意能量分布的核信号也可用此法实现,模拟效果较好.     

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。     

A nuclear spectrum generator for semiconductor X-ray detectors

A nuclear spectrum generator for semiconductor X-ray detectors is designed in this paper. It outputs step ramp signals with random distribution in amplitude and time according to specified reference spectrum. The signals are similar to the signals from an actual semiconductor X-ray detector, and can be use to check spec- trum response characteristics of an X-ray fluorometer. This helps improving energy resolution of the X-ray fluorometer. The spectrum generator outputs step ramp signals satisfying the probability density distribution function of any given reference spectrum in amplitude through sampling on the basis of 32-bit randomizer. The system splits 1024 interval segmentation of the time that the step ramp signals appear, and calculates the ap- pearance probability of step ramp signals in different intervals and the average time between the time intervals, by random sampling. The step ramp signals can meet the rule of exponential distribution in time. Test results of the spectrum generator show that the system noise is less than 2.43 mV, the output step ramp signals meet the Poisson distribution in counting rate and the probability density distribution function of the reference spectrum in amplitude. The counting rate of the output step ramp signals can be adjusted. It meets the rule of the output signals from semiconductor X-ray detectors, such as Si-pin detector and silicon drift detector.     

核仪器系统的仿真及其实现

针对核物理实验的特殊性,设计了一套基于LabVIEW平台的、在核物理实验中常用的核仪器仿真系统,包括核随机信号发生器、单道脉冲幅度分析器、定标器等插件仪器的仿真与集成.运用该系统进行了部分本科核物理实验的实验验证.结果表明,系统中核随机信号发生器所产生的仿真信号符合核脉冲信号的统计规律,仿真系统界面逼真,操作与真实的实验操作基本一致.该仿真系统的应用对于掌握常规核辐射探测方法及避免实验中可能的辐射损伤具有实际意义.