复杂波形核脉冲信号的梯形成形研究

提出一种对复杂波形核脉冲信号进行梯形成形的方法。该方法将复杂波形核脉冲信号看成传递函数的冲激响应,对传递函数因式分解成一阶惯性环节和的形式。采用粒子群算法对复杂波形核脉冲信号进行识别,得到一阶惯性环节的个数、各个环节的比例系数以及脉冲幅值相关系数、发生时间和时间常数等参数。通过所识别的参数进行其梯形成形的公式推导及仿真实验表明,该方法获取的脉冲幅值精度较高。

基于最优波形的脉冲梯形成形研究

前端模拟系统输出的核脉冲信号由于波形的复杂性,其数学模型往往难以用准确的单(或多)指数等典型形式进行描述,使脉冲的梯形成形算法的递推难以实现或者成形后的梯形信号发生畸变。为此,提出了一种前端模拟系统的最优化辨识方法。将前端模拟系统输出的各脉冲进行归一化后利用聚类算法对各脉冲进行处理,确定初步最优波形的序列值及其目标函数,利用模拟退火算法的全局寻优能力搜索最优波形,再基于最优波形求取梯形成形的递推算法。实验结果表明,该方案克服了脉冲波形的复杂性和波动性,使梯形成形算法更为准确、一致及可靠,使脉冲幅度辨识精度得到大幅提高,为后续能谱的准确获取提供了保障。

卷积型类高斯成形滤波算法研究及应用

高斯信号具有对称性和完备性,因此高斯滤波方法在核信号处理以及辐射能谱分析时得到大量使用。目前构造实时处理核脉冲信号的真高斯成形滤波器尚有难度,实际常用数字类高斯成形算法主要是基于模拟核电子学中Sallen-Key滤波器和CR-(RC)~n滤波器的电路微分方程推导而得到,其输出的类高斯脉冲信号对称性较差、单级使用时存在下冲等问题。本文提出一种卷积型类高斯成形滤波算法,它以梯形脉冲信号为基础,经过第一次卷积实现双极性脉冲成形,再次卷积进行累加求和从而得到左右对称的类高斯脉冲,利用Z变换方法推导出该算法的数字递推公式。通过仿真模拟研究了算法的有效性和成形参数对幅频特性的影响规律,成形参数n_a和n_c取值增大时,滤波器通频带减小,低频成分幅度相对增加,高频噪声抑制作用增强,但也导致成形脉冲变宽,增加了脉冲堆积概率。最后,利用搭建的X射线荧光测量系统实验平台获取实测核脉冲数据,分别应用类高斯成形算法和梯形成形算法进行离线处理,实验结果表明:该类高斯成形算法具有更好的堆积脉冲分离能力,在相同的X光管管压和管流条件下,设置相同的达峰时间,两者所得能谱的能量分辨率基本相当,但是类高斯成形的能谱具有更高的特征峰面积和总计数。

FPGA中单指数核信号梯形成形算法优化与实现

数字多道脉冲幅度分析器是核谱仪的基本器件,而梯形成形则是数字多道脉冲幅度分析器的关键部分。在实际中,核脉冲信号会掺杂噪声干扰,产生基线漂移和弹道亏损,影响测量结果,针对噪声影响,对单指数核信号梯形成形算法在FPGA进行优化与实现。首先,对理想单脉冲负指数核信号的梯形成形编写基于Z变换的算法程序进行仿真,确定出较好的成形参数;然后运用模型开发工具,设计搭建了一般核脉冲梯形成形平台和模块化级联型结构核脉冲梯形成形平台,对两种不同脉冲梯形成形平台进行比较分析,并对级联型结构平台进行了结构抗噪性改进;同时设计了一个FIR低通滤波器对噪声进行滤除,降低噪声影响;最后将算法移植到FPGA上,利用Quartus Prime和Modelsim软件仿真验证,完成了数字多道梯形成形算法在FPGA的分析改进与设计,结果表明,优化后的梯形成形算法抗噪性强,噪声滤除效果好,基线漂移减少。

梯形成形技术在数字多道系统中的应用

根据研制数字多道的实际需求着重探讨了一种用于数字化滤波的梯形成形技术。首先,对算法的可行性从数学上进行了论证,根据实际应用需要,将算法过程进行了简化,并利用MATLAB进行仿真;最后,还应用于实测数据,结果表明,梯形成形非常符合数字多道的成形要求,并且由于数字多道的优越性,可根据需要设置不同参数,以达到最佳滤波成形效果。

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。

数字化核信号梯形成形滤波算法的研究

为方便而快捷地开展数字化成形系统的研究,作者分析了数字核信号梯形滤波算法,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.

数字多道中梯形成形算法的FPGA实现

针对数字多道核谱仪系统,研究并实现了数字滤波梯形成形算法。从数学理论上对算法可行性进行论证,并利用Matlab仿真验证;采用FPGA技术对该算法建模及Modelsim仿真分析,完成了数字多道的研制。通过NaI(TI)探测器进行55Fe源能谱实测结果表明,该算法能够达到最佳滤波成形效果,改善了数字多道的各方面性能,在自主研制的多道分析器中得到了成功应用。

核脉冲信号数字梯形成形方法

介绍了一种核脉冲信号的数字梯形成形算法。利用函数卷积法实现了梯形成形的递推算法。该算法是核信号滤波成形的常用方法,它的实现提高了系统的时间和能量分辨力。利用Matlab7.0软件,完成了对理想核脉冲信号和实际探测器输出信号的计算机模拟仿真与分析。该算法可以根据实时信号改变参数配置,优化滤波器并显示成形结果。

梯形成形算法在X射线多道脉冲幅度提取中的应用

X射线探测系统主要用于非接触式介质识别。在X射线探测系统中多道脉冲幅度分析器用于检测X射线脉冲信号,并获取该脉冲信号的幅度。X射线由于能量上升时间短暂,直接进行信号幅度检测无法直接提取能量峰值。文中提出采用数字梯形成形算法来提取X射线多道脉冲幅度的方法。首先分析了梯形成形滤波算法,并得出其差分公式;利用Matlab对梯形成形滤波算法进行了仿真;在FPGA中对算法进行了模块化设计,并在Modelsim软件平台下对梯形成形算法的滤波效果进行了仿真分析;最后使用SignalTapⅡ对仿真结果进行了验证。实验结果表明,采用梯形成形算法后,能捕捉到从探测器输出的各个指数波的峰值,并能调理成对应的梯形波信号,从而为后续的介质识别提供了依据。

数字化能谱获取中梯形成形研究

在数字化能谱采集系统中,往往需要添加适当的脉冲成形算法对数字化核信号进行处理,以提升系统能量分辨率等指标。梯形成形算法因具有实现简单、成形脉冲窄等诸多优势而得到广泛的应用。从探测器输出的脉冲信号进行数学模型建立及简化出发,对信号模型的梯形成形算法进行分析讨论,并利用Simulink在现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)上实现并改进梯形成形算法,通过实验测试了成形算法的可行性及其在能谱测量过程中对能量分辨率的提升。

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。

数字化多道中双指数脉冲梯形成形算法研究

本文在双指数脉冲梯形滤波成形算法原理基础上,从理论上分析了算法的滤波特性和弹道亏损特性。通过MATLAB仿真和基于FPGA的实验验证,证明了该算法的梯形上升沿时间越长滤波效果越好,修复弹道亏损所需梯形平顶长度小于探测器电荷收集时间。在设计数字化多道时可根据上述特性对梯形参数进行优化调整,从而最大限度地减少系统脉冲成形时间,降低脉冲堆积概率,提高多道脉冲幅度分析系统的脉冲通过率。

基于FPGA的数字多道梯形成形算法研究

数字化能谱测量在核物理实验中应用的非常广泛,其中关键部分就是数字多道脉冲幅度分析器的研制.本文研究了数字脉冲信号的梯形成形算法,将梯形成形算法移植到Matlab中进行仿真,通过分析梯形成形参数对成形效果的影响以得到最佳成形参数;采用FPGA作为主芯片设计了算法的级联型结构,与直接型结构相比,模块化的级联型结构受量化参数的影响较小且运算速度较快;将该结构的梯形算法移植到FPGA,并利用Modelsim软件仿真完成数字脉冲幅度分析器中梯形成形算法的设计.

数字梯形成形滤波器的FPGA实现

针对数字梯形成形算法在FPGA中的实现问题,提出了基于FPGA的数字梯形成形滤波器的改进结构。通过SIMULINK仿真和基于FPGA的实验验证,证明了改进后的基于FPGA的梯形成形滤波器能够灵活地调节梯形信号上升时间和平顶时间参数,并且扩展了在不同核辐射探测器和信号调理电路配置条件下的多道脉冲幅度分析器测量范围。

数字梯形成形滤波器的模块化设计

针对数字梯形成形滤波器在数字化多道脉冲分析仪中的应用,给出其z变换方法的推导过程,并通过傅里叶变换讨论其滤波功能。从实际应用出发,对梯形成形滤波器进行模块化设计,使设计更有利于可编程逻辑器件的实现,可以简单灵活地调节梯形形状以适应不同的工作环境。利用Matlab软件对设计进行原理仿真,验证了模块化设计的正确性,并通过加入高斯白噪声的方法讨论其滤波特性。使用FPGA配合嵌入式逻辑分析仪给出梯形成形滤波器的硬件实现及仿真,验证了系统设计的正确性。

基于FPGA的数字多道梯形成形算法的实现

核能谱测量技术在核技术和核物理实验中有着非常广泛的应用,多道脉冲幅度分析技术是核能谱测量的关键技术。针对数字化多道脉冲幅度分析器的要求,研究并实现了数字化多道中的梯形成形算法。对梯形成形算法从数学理论上进行论证,并在MATLAB中进行仿真。采用FPGA作为核心芯片对该梯形成形算法进行建模,并通过modelsim进行仿真,实现了数字化多道中的梯形成形算法。该算法可以减少白噪声的干扰,有利于提高系统的性能,具有一定的意义和价值。

数字多道中双指数脉冲梯形成形算法的实现与测试

数字化谱仪的实际应用中探测器输出的脉冲信号可以近似看作双指数脉冲,由于探测器存在电荷收集时间等原因造成采集的脉冲幅度存在弹道亏损,不利于后续准确提取幅度,影响了探测系统的能量分辨率。在MATLAB中对理想双指数脉冲信号的梯形成形进行了仿真并在Simulink平台上建立模型使用理想双指数脉冲序列测试可行性;使用HDLCoder将Simulink逻辑模型转换成VerilogHDL代码并在ModelSim上进行测试。搭建硬件平台测试代码并将硬件平台应用到实测数据的处理中,通过串口分别发送单峰多峰脉冲测试,使用嵌入式逻辑分析仪捕捉成形数据同时通过串口输出成形后的数据观察,结果显示双指数脉冲信号梯形成形算法在FPGA中得到了较好的实现,恢复误差在0.2%以内。实现的硬件平台对存在弹道亏损的脉冲有较好的成形效果并具有一定的噪声滤除能力,可以作为数字多道脉冲幅度分析器设计开发的参考。

梯形成形的软硬件实现

核信号的尖峰脉冲形式以及信号堆积现象,对核信号幅度信息的准确提取造成了很大困难。传统的模拟电路处理方法,抗干扰能力较弱,计数率和抗堆积的能力相对较低,幅度提取不够精确。而通过高速AD采集后,用数字信号处理的方法在FPGA中处理核信号已经成为趋势。利用Matlab工具在前期进行仿真和研究有助于缩短算法的验证时间。在FPGA中,用梯形成形算法可以有效的实现核脉冲信号的堆积分离,幅值信息的准确提取。

微区X射线能谱信号实时梯形成形算法研究

在能量色散谱仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)中,特征X射线信号幅值提取是其进行元素分析的关键,数字成形算法则是现代X射线信号处理的核心所在。本文对硅漂移(silicon drift detector,SDD)探测器前置放大器输出信号进行了转化处理,针对调理后的双指数脉冲信号采用FPGA设计了一种高频率、高精度、参数可调的实时脉冲梯形成形算法。并使用理想双指数信号和实测的X射线特征谱信号验证了算法的可行性与实时性,与MATLAB双精度算法成形结果比较测试了算法精度。实验结果表明:该算法可在100 MHz频率下实时将双指数脉冲成形为梯形脉冲,成形效果稳定。其实际信号成形结果与双精度算法结果保持一致,平顶幅值相差在0.6%以内。