基于VDTA的混合多模式双二阶滤波器的设计

针对各类核探测仪的供电电源系统和核能谱测量仪的前端电子线路广泛采用的滤波技术,提出了一种设计混合多模式双二阶滤波器的新方法。首先通过分析新的有源元件——电压差跨导放大器(VDTA)的一般工作原理,提出了一种采用CMOS晶体管实现VDTA的电路;然后基于实现的VDTA模块,设计了采用两级VDTA模块实现单输入、三输出或三输入、单输出电子可调混合多模式双二阶滤波器。通过选择输入端,该滤波器可以产生5种不同的电压和跨导纳模式滤波器功能,实现低通、带通、高通、带阻和全通5种不同的滤波信号。同时对滤波器的有限频率效应、稳定性条件和寄生元件效应进行了分析;仿真实验结果验证了所设计滤波器的性能,表明了理论设计的正确性和有效性。     

超声应力波信号有源带通滤波器设计与应用

根据超声应力波信号的特征,采用了一种简捷、准确的网页滤波器设计软件,设计了一种频率范围在50 kHz~200 kHz的8阶巴特沃兹带通滤波器,通过电路仿真软件（Multisim）对滤波电路进行了仿真调试与验证,通过不断调试优化滤波性能,仿真结果满足设计指标,证明了设计的可靠性;通过Labview搭建自动化测试平台实现了批量滤波板卡的测试,提升了测试效率并节约了人力成本;将滤波器应用于华龙一号某核电管道评估系统中,实现了主管道和波动管密封性能的实时监测。      

单离子束加速器终端电压控制系统的改进设计

设计采用旋转伏特计（GVM）控制方式稳定单离子束加速器终端电压。分析了GVM控制方式控制终端电压的原理,设计了陷波器、低通放大器、精密整流滤波、带通滤波器、误差放大器等信号处理电路。陷波器采用中心频率为50Hz的双T型,带通滤波器为非对称结构,中心频率为35Hz,带宽为50Hz。控制电路输出0～10V的控制信号,以控制电晕针放电。测试结果表明,采用该控制系统加速器长时间运行的电压稳定度＜1％。     

一种采用有源器件实现的射频有源带通滤波器

针对目前智能化和小型化核检测仪表中的带通滤波器进行了研究,设计了一种采用有源电感和有源电容实现的射频有源带通滤波器。首先,分别对有源电感电路和有源电容电路的构成、工作原理和主要参数进行了分析,并得出了其仿真结果,以表明设计的实用性和合理性;然后,采用提出的有源电感电路和有源电容电路设计出了一款中心频率为1 GHz的射频有源带通滤波器;最后,基于0.18μm CMOS工艺设计制作和ADS仿真软件得到的仿真结果表明,所设计的滤波器电路具有低功耗、理想的S参数和低线性噪声性能,不仅可用于智能化和小型化核检测仪表的射频组件,也可用于多标准无线应用系统中实现高阶有源滤波器。     

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。     

核测井信号数字滤波器的性能分析

为了便于选用数字滤波器处理核测井信号,采用定量研究的方法,分析了各种数字滤波器的性能和局限性,针对应用过程中存在的问题,提出了解决数字滤波器时延特性的技术途径和确定滤波器点数的方法。结果表明,合理选用滤波方法及滤波点数,能够明显改善核测井信号的滤波效果。     

一种程控型多组合模式信号调理模块

多数信号采集系统均要求其信号调理部分的参数具有可调性,以及调理模式选择的多样性.论文设计占用较少控制器IO资源且相互独立的程控型低通、高通滤波器和陷波器,并利用多路选择器作为调理信号的流向控制逻辑,从而实现具有多种组合调理模式可选,集成的放大器、滤波器参数均可调的信号调理模块.实际应用于工程地震仪中表明模块对干扰成分的压制效果明显,且其采用全模拟芯片也进一步保证了原始信号的高保真性,同时系统控制简便、占用控制资源少.     

交指型腔体滤波器设计

设计了一个用于2.45 GHz低杂波电流驱动系统的交指型腔体带通滤波器.根据交指型带通滤波器的准确设计理论,获得滤波器的结构尺寸.利用HFSS软件仿真,提高了设计效率和精度,最终仿真结果和理论结果一致,证明了设计方法的可行性.     

基于LabVIEW的数字梯形成形算法仿真研究

成形滤波技术是核能谱测量的关键技术,数字梯形滤波是实现核能谱仪数字化的关键环节。论文基于数字多道系统中核信号处理要求,对梯形成形滤波技术进行了理论研究。利用LabVIEW软件平台实现了梯形滤波器仿真,讨论了滤波器参数对系统性能或输出的影响。仿真结果表明,数字梯形滤波成形器能够根据实际信号特性灵活进行参数优化和配置,以有效地适应后续测量。     

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.     

基于导频的储存环束流位置测量处理器研制

稳定的束流轨道对于同步辐射光源的性能至关重要,规划中的合肥先进光源是第四代衍射极限储存环,其亚微米级的束流轨道稳定度需要束流位置测量精度达到100 nm级别。本文基于国产化芯片,研制了带有导频补偿机制的束流位置测量处理器,主要包括导频模块、模拟前端模块、数字处理模块和嵌入式工控模块。输入信号经过导频模块和模拟前端模块调理,在数字处理模块通过带通欠采样原理实现模数转换,数字信号在现场可编程门阵列（FPGA）内经过下变频、滤波抽取、坐标旋转数字计算（CORDIC）模块以及差比和算法等处理后获得束流位置信息,嵌入式工控模块实时传输束流位置信号,与加速器控制系统通信。目前设计的束流位置处理器完成了实验室离线测试和束流测试,测试结果表明,当输入信号幅度在-55～5 dBm范围时,束流位置测量处理器的快获取数据（FA data）和慢获取数据（SA data）分辨率分别好于120 nm和70 nm,满足设计要求。     

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%。     

逆动态方法的改进与验证

逆动态方法是一种有效的实时反应性测量方法,此方法实现的关键是准确地计算中子信号的导数和积分,导数对于测量信号中的噪声很敏感,而噪声是不可避免的。论文研究了几种降低噪声影响的方法,包括低通滤波器和平滑样条函数的方法,并进行了数值仿真,证明平滑样条函数能有效地消除测量信号中的噪声,直至5%信噪比的信号都能取得较好的结果,并且不产生延迟。因此,消除噪声的算法是逆动态方法实现的一个关键基础,平滑样条函数是一个较好的选择。     

用FIR滤波器—PPSV实现混沌和超混沌控制

利用数字ＦＩＲ滤波器和正比于系统变量的脉冲反馈法的级联控制非线性连续系统中的混沌和超混沌。以实数Ｌｏｒｅｎｚ系统和复数洛仑兹－哈肯系统为例进行了数值研究。结果表明：ＦＲＩ－ＰＰＳＶ级联控制法比仅用ＦＩＲ滤波法或ＰＰＳＶ法更能有效地控制非线性连续系统中的混沌和超混沌,且抗噪性能ＰＰＳＶ法有显著提高。     

剂量电离室数字滤波器设计

为满足上海先进质子治疗装置治疗头中剂量电离室电子学A/D转换后的数据率和降噪要求,提出一种多级级联的数字滤波器结构。本文中设计LMS自适应滤波器来滤除50 Hz的工频噪音,相比于传统数字陷波器,不会对有用信号造成损失。通过MATLAB软件仿真对信号处理结果表明,电子学延时减少到170μs,数据率50 kHz,基本符合量化后的剂量数据处理要求。     

X射线吸收光谱技术中的滤光片研制

在同步辐射X射线吸收光谱(XAS)实验中,X射线滤光片用于吸收样品的康普顿散射和弹性散射,改善荧光信号的质量。我们将ZnO颗粒分散在聚氨酯溶液里,通过恰当的喷涂工艺,获得ZnO滤片。X射线衍射(XRD),X射线荧光(XRF)及X射线吸收光谱(XAS)实验结果表明：在滤片制备过程中,ZnO结构保持不变。进一步地,ZnO滤片用于测量Ga2O3的GaK边XAS谱,显示出好的信噪比。采用同样的方法还制备了其它X射线滤光片,表明这种X射线滤光片制备技术的可行性和实用性。     

Development of Reactor Noise Monitor

A reactor noise monitor has been developed to provide a tool that serves the real time routine function of detecting anomalous states of operation in power reactors. In this monitor, RMS (root mean square) values and average frequencies of noise signals are calculated on a real time basis. The average frequency is defined as the frequency averaged by weighting with PSD (power spectral density) of the noise signal and proved to be equivalent to the ratio of an RMS value of the differentiated noise signal to an RMS value of the noise signal itself. Thus, the average frequency can be obtained on a real time basis by using a differentiator, an RMS calculator and a divider. The frequency components of 12 kinds of signals ranging of 0.01–36 Hz are divided into two or three frequency regions by band-pass filters and the RMS value and the average frequency of each frequency region are obtained by the digital calculation method. The performance of this monitor was tested by using a simulated anomalous signal with a peak on its PSD. From the test, it is proved that this monitor can detect more than changes of the RMS value and average frequency. The functions of this monitor were also confirmed at the actual BWR power plant.

In addition, a method to detect peak location of PSD is developed and the accuracy of the peak frequency measurement of the proposed method is investigated to be satisfactory.     

Reactivity calculation with reduction of the nuclear power fluctuations

A new formulation is presented in this paper for the calculation of reactivity, which is simpler than the formulation that uses the Laplace and Z transforms. A treatment is also made to reduce the intensity of the noise found in the nuclear power signal used in the calculation of reactivity. Two classes of different filters are used for that. This treatment is based on the fact that the reactivity can be written by using the compose Simpson’s rule resulting in a sum of two convolution terms with response to the impulse that is characteristic of a linear system. The linear part is calculated by using the filter named finite impulse response filter (FIR). The non-linear part is calculated using the filter exponentially adjusted by the least squares method, which does not cause attenuation in the reactivity calculation.     

Experimental Comparison of State-of-the-Art Methods for Digital Optimum Filter Synthesis With Arbitrary Constraints and Noise

We present the experimental application and comparison of two methods for the synthesis of digital filters, which represent the state-of-the-art of optimum digital processing of shaped signals with arbitrary constraints in time and frequency domain, and any kind of stationary noise power spectral density. The methods are implemented in experimental measurement setups, and optimum filters are synthesized with regard to assigned constraints (e.g., finite duration, flat top, peaking time, zero area, etc.) and by taking into account the real environmental noise or disturbance present in the system, identified from datasets of simple signal experimental acquisitions. Implementation issues are detailed and basic design rules for digital signal processors based on these techniques are derived.     

上海光源数字化束流位置信号处理器测试平台研制

数字化束流位置信号处理器(Digital Beam Position Monitor Processor,DBPM)是上海光源自主研发作为束流位置监测(Beam Position Monitor,BPM)的主要设备。针对DBPM电子学处理器产品化测试需求开发了一套基于MATLAB和程控技术的自动化测试平台,用于处理器批量测试验收和性能评估。平台使用Agilent MXG信号源和一分四功分器模拟4路真实探头信号,经过处理器采集处理后被上位机接收。测试仪器的设置和实验数据的获取,整个系统是基于客户端和服务器架构实现的。采用物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的通道访问Lab CA接口实现数据的实时采集。目前该测试平台已经成功应用于大连自由电子激光装置和上海软X射线自由电子激光装置的DBPM处理器验收测试,处理器幅频响应曲线,不同衰减下模数变换器(Analog to Digital Converter,ADC)噪声水平测试、衰减步长一致性、通道间串扰及信噪比测试结果均达到设计指标。