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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于数字脉冲成形技术的HPGeγ谱仪系统研究

为满足高能量分辨率γ能谱测量要求,设计了基于数字脉冲成形技术的HPGe γ谱仪系统。该系统由前端电路、数字信号处理模块和上位机软件3部分组成,实现了8192道能谱测量。本文对前端电路的设计及数字脉冲成形参数的选择进行了介绍,并用⁶⁰Co、¹³⁴Cs、¹³⁷Cs和¹⁵²Eu源对该系统进行了初步测试。测试结果表明,基于数字脉冲成形技术的HPGe γ谱仪系统对1 332 keV能量峰的能量分辨率为1.8 keV;¹⁵²Eu特征能量峰与相应道址的线性拟合参数R²=0.999 993。该系统可满足高能量分辨率γ能谱测量要求。     

基于Multisim/MATLAB的核脉冲信号高斯成形

核脉冲信号的高斯滤波成形广泛应用于核谱仪系统中。利用Multisim设计了CR-(RC)^m和多级Sallen-Key高斯成形电路,实现了模拟核脉冲信号在不同参数条件下的高斯成形;基于基尔霍夫定律分析推导出CR-(RC)^m和Sallen-Key电路的数值递推函数,在MATLAB平台中实现了实际核信号的数字化高斯成形处理。通过获取两种成形电路、数值递推函数在不同参数下的高斯成形效果,结果表明仿真与实际核信号的高斯成形均能取得较理想的结果,为核脉冲信号的高斯滤波成形处理提供了设计参考。     

基于小波分析的高斯成形滤波的输出噪声

在研究高斯成形滤波器频率响应的基础上,计算了高斯成形滤波器的输出噪声功率谱和输出噪声均方值;通过选取合适的尺度参数,可以使输出的噪声均方值最小,获得最大信噪比.在忽略c噪声情况下求出的信噪比劣质系数,与文献给出的理论结果完全一致.     

基于小波变换的低场脉冲核磁共振信号滤波

低场脉冲核磁共振信号在去除噪声的同时不能损失峰值与边沿有用信息.本文首先介绍了基于平稳小被变换的空域阚值滤波法,然后提出对小波系数先平移以保证边沿对齐再做相邻尺度乘积的改进,并给出新的空域相关阈值计算公式,试验表明该方法在有效保护核磁共振信号峰值与边沿的同时很好地抑制了噪声.     

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。     

基于平稳小波变换的毛刺检测算法

核爆炸地震监测技术研究中,数据质量检测是地震数据自动处理的基本内容,毛刺是影响数据质量的主要问题数据。基于平稳小波变换和非线性能量检测算法,给出一种毛刺自动检测算法。平稳小波变换弥补了正交小波变换存在的不足,可以使尺度分解结果的长度和原始数据保持一致,具备时移不变性。非线性能量检测算法可以增强记录中的高频信号,对平稳小波变换的结果应用非线性能量检测算法,提高了记录中毛刺检测的准确性,非常适合连续地震监测数据自动处理的需要。实验结果表明,给出的这种算法特别有利于记录中小毛刺的检测,从而能够减小信号检测的误检率。     

基于小波变换的炸药NQR信号处理

利用核四极共振(NQR)原理探测隐藏炸药具有准确率高、误报率低、无磁污染等优点,但NQR信号十分微弱,湮没在噪声中,不易检测,成为制约NQR技术发展的瓶颈。根据NQR信号的特点,提出并实现了一种基于改进阈值函数小波变换的NQR信号处理方法。经过试验对比,该方法可有效消除外界噪声对信号的干扰,提高系统探测的准确性。     

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。     

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。     

基于小波变换的核磁共振FID信号的去噪方法研究

以医用核磁共振自由感应衰减(FID)信号的去噪处理为研究目标,基于小波变换技术,分析了有效信号和噪声的小波变换特性,针对三种去噪方法--模极大值、阈值收缩和平移不变,提出了改进方案,并以阈值收缩去噪方法为例,对临床获取的神经胶质瘤病例的大量数据样本进行了去噪、分析实验,探讨了适用于本类FID信号去噪处理的小波基函数、分解参数、分解层次和阈值策略的选取方法,通过实验建立了最优选取方案.实验结果有效地验证了新方案良好的去噪性能.本研究对于医用磁共振数据的高效处理具有很好的参考价值.