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。     

X荧光光谱仪脉冲成形电路的设计

对设计应用在X荧光光谱仪上的成形电路进行了详细的电路分析,改进了经典的S-K滤波器,并给出了电路原理图和试验总结.试验测试结果表明,设计电路完全达到设计指标要求,并具有移植性和通用性.     

西安脉冲堆脉冲参数测量装置研制

介绍了我国自主研制的第一套商用脉冲反应堆脉冲参数测量装置（西安脉冲堆脉冲参数测量装置）的设计方案、系统组成、工作原理、技术特点和应用情况。该装置是西安脉冲反应堆主控室控制台的主要仪表之一，具有脉冲参数测量和堆保护功能。装置采用微电子和计算机技术，实现了对反应堆脉冲工况下堆功率变化、脉冲波形与多个参数的实时自动测量与显示，并在功率超限时向反应堆保护系统和报警系统发出信号。文中对装置的工作特性做了描述，并对现场调试和运行情况作了简要介绍。     

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LabVIEW的核脉冲信号获取与数字处理系统设计

基于LabVIEW研发一套核脉冲信号高速采集与数字化处理系统,通过PXIe-5122高速采集卡获取核脉冲信号,以Lab VIEW与MATLAB相结合的方式实现其数字成形,堆积识别以及幅度提取,进而获取其能谱信息。平台可在同一界面下,实现原始核信号、数字成形信号与能谱信息的显示与存储,经测试:该平台测量¹³⁷Cs(NaI)γ能谱的能量分辨率为7.2%,测量⁵⁵ Fe(Si-PIN)特征X射线的能量分辨率为180 eV,系统稳定性良好,为核脉冲信号处理方法的研究与平台研制提供了参考。     

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。     

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%。     

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。     

基于精细时频分辨的核脉冲描述方法

针对核脉冲信号具有随时间快速及奇异变化特点,提出了一种基于时频分辨的精细描述方法。对核脉冲信号进行多层时频分解,自适应选择香农熵意义下的最优子频带空间,并提取各空间重要系数作为描述信号的特征参数。结果表明,用来描述信号的特征参数仅占原始数据量的6%便可将脉冲幅值及其时间常数误差控制在0.4%以内,波形及其奇异点重要信息保持完好,对于后续核脉冲成形及参数获取等数字处理过程的研究具有重要意义。     

基于FPGA的数字核脉冲高速传输系统设计

针对高速数字核脉冲采集中的实时传输问题,提出了一种基于FPGA和USB的传输结构。该结构采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)作为核心控制器,并通过乒乓操作原理对高速核脉冲进行采集,定义特定的简单可靠的传输帧结构。利用USB与PC机通信,既实现了高速数据的实时传输又真正实现了"即插即用",提高了整套系统的实用性。实验测试验证了该系统的高效性。     

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0.4μs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。     

核脉冲信号数字化梯形滤波仿真与测试

为了提高数字γ谱仪的能谱分辨率,研究了梯形成形滤波算法。在MATLAB/Simulink开发环境下,采用系统模型开发工具System Generator,完成了核脉冲信号数字化梯形滤波算法的建模,并采用Xilinx公司的ISE开发工具对系统模型自动生成硬件代码(HDL代码)和硬件测试代码进行硬件仿真,验证了硬件代码其正确性。该方法大大简化了FPGA的开发流程,降低了FPGA的开发难度。     

双脉冲法精确测量PMT脉冲线性电流的实验设计

PMT脉冲线性电流是PMT在脉冲工作方式下的重要参数,它直接关系到实验结果的可靠性。本文对比各种测量PMT脉冲线性电流方法的优缺点,从提高测量精度方面考虑,设计了基于双脉冲法的测量PMT脉冲线性电流的实验,通过挑选稳定性高的LED作为光源,利用DG2020信号发生器给LED灯供电,采用通道循环功能加长信号时间间隔,使用分路输出到两台示波器接收信号,应用示波器多次采集自动取平均的功能等方法在实验细节上进行设计,提高测量精度。通过实验测到了PMT脉冲输出电流偏离线性直线1%处的电流,并获得了PMT脉冲输出的mA级至A级电流全曲线。     

基于MATLAB的数字化梯形滤波器的研究

为方便而快捷地开展数字化成形系统的研究,本文建立了一种运用MATLAB实现梯形滤波器的参数优化的方法,并用此方法讨论了各参数对滤波效果的影响.     

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。