核脉冲信号滤波成形电路的数字化研究

核脉冲信号的滤波成形电路用于改变脉冲形状、提高核谱仪器系统的信噪比,从而获取更佳的性能指标。从极零相消电路与Sallen-Key电路的工作原理出发,推导了基于数字极零相消、数字Sallen-Key在时域中的成形递推函数,分别获取其在Z域中的传输函数,在频域中对其滤波性能、幅频响应特性进行了分析。对仿真核信号,采用数字极零相消、数字高斯成形递推函数模型,实现不同参数下的极零相消与高斯成形处理。对SiPIN探测器测量~(55)Fe和NaI探测器测量~(137)Cs的核脉冲信号,实现了数字极零相消、不同参数下的数字高斯成形处理,从时域与频域两个方面对结果进行了分析,研究成果可应用于核脉冲信号极零相消、滤波成形参数的最优化选取。     

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MATLAB的核脉冲信号数字成形实现与性能分析

数字核谱仪系统中数字成形方法与成形参数的选取影响着脉冲信号的噪声抑制、堆积识别、幅度提取,进而直接影响系统的能量分辨率与最大脉冲计数率等主要性能指标。研发一套基于MATLAB的数字核信号处理平台,可分别实现仿真核信号,采样核信号在不同数字成形方法、不同成形参数下的高斯成形、梯形成形与三角成形输出的同时,可构建具有多套数字成形算法验证平台。通过对137Cs(NaI探测器)的γ能谱与Fe源(Si-PIN探测器)的X荧光能谱测试可得:数字高斯成形表现出更好的能量分辨率特性;三角成形表现出更好的最大脉冲计数率特性;梯形成形表现出更好的综合特性。采用梯形成形对137Cs能谱和高斯成形对Fe的特征X射线能谱测试可知:随着成形参数的增加,能量分辨率越好,最大脉冲计数率越低。     

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。     

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。     

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。     

基于Multisim的核信号仿真与高斯成形研究

核信号的仿真与处理对核电子学电路的研究与核仪器的研发工作具有重要意义。在Multisim平台上通过对电压脉冲信号源与电流脉冲信号源的处理,模拟产生核脉冲信号,再设计相应的CR-(RC)~m与多级Sallen-Key电路,对模拟产生的核脉冲信号采用上述设计的电路实现其高斯成形。通过改变电路设计的参数,输出CR-(RC)~2、CR-(RC)~3,两级与四级Sallen-Key电路的高斯成形,通过与理论研究相比较,表明该研究取得较满意的效果,对核电子学电路设计、核仪器研发、与核信号处理具有一定的指导意义。     

基于LabVIEW的数字核信号滤波成形方法的设计与实现

数字核信号的滤波成形对核谱仪系统的能量分辨率和计数率具有重要意义。本文基于LabVIEW平台将高速ADC采样后的数字核信号通过传递函数法与合成成形法实现其滤波成形。其中合成成形法将数字核信号成形为具有一定曲率的凹成形器与凸成形器,只需简单地修改成形参数,通过叠加合成可实现各种滤波成形输出(梯形、三角与高斯)。最后,系统在LabVIEW平台上修改成形参数,调用MATLAB成形程序,分别实现数字核信号的传递函数法与合成成形法的滤波成形,以验证滤波成形方法的可行性与实用性,同时为数字核信号的滤波成形方案与参数的选择提供技术支持。     

基于冲激响应不变法的核信号数字滤波成形算法研究

核能谱测量仪器中,常将探测器的输出信号成形为需要的波形,以滤除噪声并将信号成形为方便后续分析的波形。提出了一种数字滤波成形算法。根据模拟CR-RC成形电路,推导出模拟成形系统的单位冲激响应;再用冲激响应不变法实现从模拟域到数字域的转换,得到数字高斯成形系统的冲激响应;将数字核脉冲信号与该单位冲激响应进行卷积和运算实现数字成形。仿真信号及实测采样信号的结果验证了算法是有效的,有效的滤除噪声的同时核脉冲信号被成形为准高斯信号。     

基于冲激响应不变法的核信号数字滤波成形算法研究

核能谱测量仪器中,常将探测器的输出信号成形为需要的波形,以滤除噪声并将信号成形为方便后续分析的波形。提出一种数字滤波成形算法。根据模拟CR-RC成形电路,推导出模拟成形系统的单位冲激响应;再用冲激响应不变法实现从模拟域到数字域的转换,得到数字高斯成形系统的冲激响应;将数字核脉冲信号与该单位冲激响应进行卷积和运算实现数字成形。仿真信号及实测采样信号的结果验证了算法是有效的,有效的滤除噪声的同时核脉冲信号被成形为准高斯信号。     

CR-RC~m滤波器数字化研究

从RC高低通滤波电路输入输出电压之间的线性常系数微分方程出发,推导出数字化CR高通和RC低通滤波器的系统传递函数,进而推导出数字化CR-RC~m成形滤波器的系统传递函数。对数字化CR-RC~m滤波器的频域特征和时域成形特征进行分析和测试,并通过实验,对数字化CR-RC~m成形滤波器滤波成形前后不同脉冲信号的能谱及能谱全能峰能量分辨率进行了测试。实验结果表明,该滤波器可对数字化的核信号成形成高斯型,使脉冲信号的上升沿变缓,峰顶变得更加平坦,提高信噪比,进而提高系统能量分辨率。     

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。     

基于Sallen-Key滤波器的核脉冲成形电路研究

将sallen-Key滤波器应用于核脉冲信号的成形中,采用较少的级数就可以达到准高斯波形的输出,文中仿真了基于Sallen-Key滤波器的滤波成形电路的特性,并给出了最佳的滤波器参数,采用宽带高速运算放大器设计和实现了该电路,通过实验测量证明了该电路的优越性.     

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。     

核信号高斯与梯形数字成形方法仿真及其评价

针对理想单脉冲负指数衰减核信号,建立了数值递推法的高斯核脉冲成形模型和Z变换法的梯形核脉冲成形模型,在MATLAB/Simulink环境下,运用DSP Builder系统级模型开发工具搭建了梯形核脉冲成形平台。通过改变脉冲成形参数,获得了脉宽、半高宽、峰高等信号特征量,并对高斯与梯形成形方法进行了仿真对比分析及其评价。结果表明,改进后的梯形成形方法成形速度快、灵敏度高、抗噪能力强,最终在FPGA板级测试验证了梯形成形方法的正确性,取得了较好的效果。     

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。     

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...