基于双指数拟合的核信号堆积脉冲重构方法

高计数率下核脉冲信号容易发生堆积,将堆积脉冲直接舍弃的方法会导致能谱计数率的下降。本文用硅漂移探测器对X光管激发的铜合金样品进行测量,采用14位20 MHz的ADC采样获取数据,在Matlab上对输出信号进行冲激成形以识别堆积脉冲,应用双指数表达式对堆积脉冲进行重构并进行幅值提取计入能谱中。结果表明,与传统的直接舍弃堆积脉冲相比,该方法提高了能谱计数,提升率约为21.37%。

嵌入位置编码的多头注意力机制在堆积脉冲幅度估计中的应用

传统脉冲成形方法对堆积脉冲幅度计算存在的误差将会导致X射线荧光光谱失真,因此,在高堆积率背景下测量得到的光谱很难对光谱进行准确分析。本文提出一种基于深度学习的Transformer模型,该模型采用编码器-解码器结构,通过嵌入位置编码的多头注意力来估计堆积脉冲的幅度,并将其应用于高性能硅漂移探测器的辐射测量,以及X射线荧光光谱学分析。为了训练该模型,通过预定义的数学模型模拟得到探测器输出的脉冲信号,为了模拟真实的核脉冲,在信号中加入了与热噪声和散粒噪声相对应的高斯噪声。训练后的模型通过截取粉末铁矿样品和粉末岩石样品的实测脉冲序列进行验证,使用相对误差作为模型性能评估指标,对应于脉冲幅度估计的准确度。在粉末铁矿样品和粉末岩石样品的实验测量8组离线脉冲序列中,得到的平均相对误差为0.89%。结果表明:该模型能够实现堆积脉冲幅度的准确估计。

基于交叉相位调制的堆积脉冲非线性传输

基于子脉冲交叉相位调制的非线性相互作用,利用耦合非线性传输模型,对堆积脉冲的非线性传输和峰均比进行了研究.研究发现,当堆积脉冲的子脉冲间存在重叠时,在传输过程中时间相干会导致子脉冲间发生相互作用从而改变其脉冲质量.在不同的子脉冲延迟情况下,堆积脉冲的强度和峰均比随传输距离的变化而改变,且变化幅度均随子脉冲延迟的增大而减小.对于高斯型堆积脉冲,当归一化子脉冲延迟大约为3时其在非线性传输过程中保持脉冲形状基本不变;而对于超高斯型的堆积脉冲,归一化子脉冲延迟则约为2.2.

核辐射堆积脉冲数字化判别

基于探测器能量收集特性及探测器输出脉冲的时间-幅度变化关系,研究提出用二项高斯公式拟合其变化曲线,根据拟合的6个参数判别脉冲是否堆积及其堆积形式。通过实际采集的脉冲信号验证了该方法的正确性。

啁啾堆积脉冲在线性介质中传输特性研究

采用啁啾脉冲堆积的方法获得平顶宽脉冲,根据波包传输近似方程,数值模拟了堆积脉冲在线性介质中的传输特性,给出了初始堆积子脉冲延迟引入不同初始位相差和不同啁啾量情况下堆积脉冲时间波形传输的演变规律。结果表明,子脉冲间距差引入的初始延迟参数的细微变化就会引起初始位相差的显著变化,导致堆积脉冲包络相对子脉冲延迟参数不稳定;包络脉冲的特性与子脉冲的载频、脉冲形状、脉宽和啁啾量等子脉冲参数,及子脉冲间的延迟参数等有关;啁啾越大、子脉冲初始脉宽越短、传输介质色散系数越大,则传输后的堆积脉冲时间调制变化越严重。

小宽带堆积啁啾脉冲传输放大特性

采用啁啾脉冲堆积的方法可获得ns量级宽带整形激光脉冲,对堆积啁啾脉冲时间波形的影响因素及传输放大后脉冲波形与光谱形状的特性进行了研究。结果表明:在传输过程中脉冲的演化规律与窄带脉冲的演化规律基本一致,而且传输放大过程也不会改变脉冲的调制结构,但光谱形状在传输放大过程中发生了变化,初步认为是由非线性效应造成的;小宽带堆积啁啾脉冲具有与窄带脉冲基本一致的的增益水平。

啁啾脉冲堆积及其放大特性

根据啁啾脉冲堆积的原理以及模型介绍了两路脉冲堆积时脉冲的时间与频谱特性,分析了堆积脉冲产生时间与频谱调制,以及交叠区产生非线性频率啁啾的原因。通过非线性薛定谔方程,分析了堆积脉冲的放大特性,介绍了啁啾参量对放大结果的影响以及放大后堆积脉冲的频率啁啾的变化。研究表明,在堆积脉冲的放大过程中自相位调制效应非常明显,严重影响了脉冲的频谱与频率啁啾。

数字核谱仪系统中脉冲堆积识别方法的研究

数字核谱仪系统中的脉冲堆积直接影响到信号幅度的有效提取,进而影响到核谱仪的能量分辨率。为了减小脉冲堆积对核谱仪能量分辨率的影响,引入时间比较脉冲堆积识别方法,对识别到的堆积脉冲直接丢弃处理,将降低数字信号处理时间,同时可减小脉冲堆积对能量分辨率的影响,对计数率的影响可以通过简单的校正方法来实现计数率的补偿。采用上述方法对实际的核脉冲堆积信号进行了处理,然后对其进行了计数率校正,在实际应用中取得了良好的效果。

基于小波变换的双指数信号高斯脉冲成形算法研究

高斯脉冲具有信噪比高、弹道亏损小的优点,因此,在核辐射测量系统中常将核辐射探测器输出信号成形为高斯波形。核辐射探测器实际输出的核脉冲信号更接近于双指数信号,因此在小波变换的基础上,利用卷积运算的微分特性,提出了双指数信号高斯脉冲成形算法,并建立了成形系统的冲激响应。采用模拟核脉冲信号,从时域和频域两方面研究了成形参数对成形脉冲形状、滤波特性的影响规律;采用FAST硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)测量标准Mn样品获得实测核脉冲信号,分别进行高斯脉冲成形算法和梯形脉冲成形算法处理,并生成能谱;通过对比5.89 keV特征峰峰面积、能量分辨率,研究两种成形算法在能量分辨率和堆积脉冲分离方面的性能。结果表明:当达峰时间为3.2~6.4μs时,两种成形算法所得能谱的能量分辨率最佳,此时,两者之差小于5 eV;在相同达峰时间条件下,高斯脉冲成形算法的堆积脉冲分离能力优于梯形脉冲成形算法。

啁啾脉冲堆积宽带激光的三次谐波产生

针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带激光,分析了其形成机制,并给出了其时间波形和光谱分布。采用KDP晶体Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的三倍频方案以及Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ晶体级联角度失谐方案,定量分析了啁啾脉冲堆积方式宽带激光三倍频转换效率随入射光强、带宽、以及晶体厚度等因素的变化,并与时间相位调制的宽带激光三倍频的相应结果进行了比较。研究结果表明,采用晶体级联方式可以大幅度提高宽带三倍频转换效率,并且啁啾脉冲堆积宽带激光的三倍频转换效率的提高比时间相位调制宽带激光更为明显。

闪烁晶体发光脉冲输出与堆积研究

利用核脉冲产生的原理,提出了闪烁晶体连续发光脉冲输出的产生方法,并对脉冲堆积提出了分析判断依据,对晶体选择和后期电路设计提供了定量参考。

线性啁啾高斯脉冲堆积中的强度起伏频率(英文)

基于谱分析方法系统研究了多个线性啁啾高斯脉冲堆积的强度起伏频率。首先基于傅里叶变换方法分别分析并模拟了两路和多路线性啁啾高斯脉冲堆积,讨论了等幅度、等延迟多路线性啁啾高斯脉冲堆积的情况下,起伏频率与初始高斯脉冲的数目与啁啾系数、时间延迟和脉冲宽度的关系,并简要分析了多路线性啁啾高斯脉冲堆积的一般情况。结果表明,在堆积脉冲的强度谱中存在一系列分立的频率边带,这些频率边带对强度起伏有贡献。高频的频率边带由于幅度交叠的部分较少,所以对强度起伏贡献较少。强度起伏频率随初始啁啾高斯脉冲啁啾系数和时间延迟的增大而增大,随脉冲宽度的减小而增大。

啁啾脉冲堆积的宽带整形脉冲三倍频方案分析

针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带整形激光脉冲,采用KDP晶体I/II类角度失谐的三倍频方案,定量分析了影响其三倍频转换效率的主要因素,并对三倍频前后的时间波形及频谱分布进行了比较分析。在此基础上,与时间相位调制的宽带整形脉冲三倍频的相应结果进行了比较。研究结果表明,对于啁啾脉冲堆积方法获得的宽带整形激光脉冲,在实现较高的三倍频转换效率的同时,其时间波形和频谱分布基本保持不变。对于具有相同带宽和波形的时间位相调制整形脉冲,其三倍频转换效率明显低于啁啾脉冲堆积宽带整形脉冲。

脉冲堆积识别与校正的数字处理方法

基于脉冲的高斯成形提出了脉冲堆积校正的数字处理算法。实验表明,该算法可以降低脉冲堆积引起的能量分辨率的损失,同时又不会影响系统的脉冲通过率(Throughout)。

中子脉冲堆积信号处理方法研究

在强辐射环境下探测中子时,探测器输出的脉冲信号时常会出现堆积的现象,从而导致脉冲波形和中子能谱的失真。本文针对脉冲堆积问题,提出了一种数字化的脉冲堆积判别与校正方法,首先通过计算脉冲信号一阶微分中的下冲过零点个数来判别脉冲堆积,然后基于构建的4种标准堆积脉冲模型(n+n、γ+γ、n+γ、γ+n)还原构成堆积的原始脉冲。实验结果表明,该方法能准确地判别脉冲堆积事件,在堆积脉冲时间间隔小至20ns时仍能有效地还原原始脉冲,既提高了中子有效计数率又校正了畸变的中子能谱。

脉冲堆积条件下n与γ脉冲波形甄别仿真分析

为消除或减弱γ射线对中子测量的影响,将脉冲堆积条件下的n脉冲信号和γ脉冲信号划分为单独n与γ脉冲事件、后沿堆积事件和前沿堆积事件共三种,根据复杂程度的不同,选取三种机器学习算法进行研究,最终采用基于支持向量机的n/γ甄别方法实现了波形甄别,并对最终的甄别效果进行分析,给出该方法的优势和下一步需要解决的问题。

遗传算法分解脉冲堆积谱及其谱计数修正

应用遗传算法对S-K数字高斯成形重叠脉冲分解的研究与分析.根据核事件与核信号时间间隔的统计特性,提出了成形方法中产生脉冲堆积概率的计算公式和脉冲堆积丢弃概率公式,概率的计算估值误差为±0.22%~±0.24%,结合脉冲堆积概率,量化出了该分解方法对原谱的计数相对于堆积直接丢弃所能达到的能谱计数修正效果.

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。

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。

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。