基于卷积模型的核信号仿真

NaI(Tl)探测器因具有探测效率高和成本低等优点,常被用于核辐射能谱测量和核辐射监管等领域.由于实验条件等的限制,研究人员往往较难获取理想的实验核信号,虽然可以借助探测器的仿真信号来实现研究目的,但是常规的探测器单指数或双指数模型和实际采集到的核信号模型存在一定的差异,需要一种更为精准的数学模型对探测器输出信号进行描述.我们通过对探测器信号形成过程分析,将探测器视为线性时不变系统,探测器各个部分响应的总卷积即为输出的核信号模型.本文建立的探测器输出信号卷积模型,结合实测伽玛源的幅度分布规律和相邻脉冲时间间隔分布规律,可以提供更精确的NaI(Tl)探测器输出信号,以便用于伽玛能谱测量算法研究;通过调节脉冲间隔时间大小,可以仿真不同计数下探测器输出信号的堆积情形,以便用于堆积信号还原算法研究.经过与伽玛辐射源的对比测试,该仿真信号与真实探测器输出信号一致,既避免了研究人员接触放射源,提高辐射防护安全性,又为开展数字化核信号处理算法研究及能谱算法研究提供了极大的便利性.

基于VxWorks系统的核信号分析处理平台设计

设计了一种基于VxWorks系统的核信号分析处理平台。该平台包含数字化多道脉冲幅度分析器、高低压电源、上位机软件等。可在单一设备实现不同类型探测器高压大小与极性的设置、前放电源调节以及成形参数调整,并对部分探测器的温度和漏电流进行检测。可提升实验或样品检测效率并降低需要使用和调试的设备数量。

核信号数值仿真方法的研究及应用

提出并建立了一种数值仿真方法,通过计算机模拟,生成各种数字化核信号波形,以此作为工具开展核信号数字处理方法的研究。通过准高斯滤波、梯形滤波和匹配滤波算法对数字核信号处理结果的研究与比较表明,提出的方法是准确而可行的。

基于FPGA的核信号高速采集系统的设计

对核信号高速采集系统的研究可实现数字核信号处理方法的改进与算法的验证,以及对数字化核能谱测量系统性能指标的提升具有重要意义。研发一套核信号高速采集系统,通过高速ADC将信号调理电路输出核脉冲信号进行采样,同时在FPGA系统中实现FIFO、USB接口传输功能,将采样后的数据经过FIFO缓存,再通过USB接口传送给后续计算机系统进行保存、显示与进一步处理。在搭建的核信号采集系统上进行测试,通过对5、10、20与33.3 MHz采样率下得到的核信号进行分析与讨论,表明该系统可有效地实现核信号的高速采集。

基于LabVIEW的数字核信号处理平台的研发

数字核信号处理平台的研发对数字核谱仪设计中的信号处理方案与参数的选择具有重要意义。基于LabVIEW的数字核信号处理平台的研发,主要实现数字核信号的滤波成形、堆积识别、幅度提取、计数率校正功能,处理的数字核信号可以是系统中实际采样的核脉冲信号,也可是实验中的仿真数据。论文采用LabVIEW的虚拟仪器技术,结合计算机硬件资源,通过对实际采样的核脉冲信号进行处理,搭建了一套数字核信号处理平台,节约了开发成本,人机交换界面友好直观、操作方便,在实际研究与应用中具有广泛的意义与价值。

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.

SSE在中子脉冲序列核信号实时频谱分析中的应用

为解决中子核信号频谱分析中快速傅立叶变换(FFT)高速计算的实时性关键技术问题,本论文针对用于频谱分析的中子脉冲序列信号本身所具有特殊"0、1"结构的特点,构造旋转因子表,采用SSE指令对算法优化设计,研究了一种仅需加法和寻址运算的FFT快速算法,实现了基于PC平台,在1GHz采样率下中子脉冲序列信号的FFT实时频谱分析处理工作。性能测试结果表明,在中子脉冲计数率为3×106s-1时,与相应的FFTW算法相比较,该算法所需的计算时间(效率)提高了517%。其中,SSE指令的优化设计可使算法的计算效率提升209%,满足了中子脉冲序列核信号频谱分析时对实时性的要求。

基于FPGA的数字核信号处理系统的研究

核能谱是核物理研究、射线探测和核技术应用领域中获取的重要信息,对其测量技术的改进一直为热点研究问题。论文基于FPGA设计一套数字核信号处理系统,对高速ADC采样后的数字核信号通过FPGA控制的高速USB接口电路,直接传送给计算机的测试平台以实现核信号的离线处理,同时该数字核信号在FPGA中实现其滤波成形、堆积识别,基线恢复等功能,得到的能谱通过USB接口传送给计算机。通过测试,系统既能实现原始核信号的传输与保存,又能实现数字核信号的在线处理。

基于FPGA的高速核信号采集系统设计

描述了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的高速核信号采集系统的设计方案。FPGA作为控制核心,实现对高速Analog-to-Digital Converter(ADC)和Universal Serial Bus(USB)的逻辑控制和数字信号的采样、滤波、甄别、存储、传输处理,并使用异步First In First Out(FIFO)实现ADC数据采集模块和USB数据传输模块2个不同时钟域之间的数据传输,提高数据的吞吐率。最后利用上位机软件进行数据处理和绘图显示。测试结果表明,该系统能够实现核信号的实时、高效采集。

任意分布的高速仿核信号发生器

针对核信号在时间、幅度上的随机性,探讨模拟核信号的发生装置。采用基于混合同余法、舍选控制法的蒙特卡洛方法在MATLAB中产生任意分布随机波形数据。高速FPGA通过串口接收上位机发出的控制命令和波形数据并存储在双口RAM,利用控制命令快速实现DDS技术和外部DAC,从而实现具有统计特性的核信号。实验结果表明所设计的仿核信号发生器能够有效模拟真实核信号的发生,对数字化核测量系统研究工作有重要意义。

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NI MUlTISIM的核信号滤波成形电路研究

在核信号处理过程中,对前置放大器输出信号的滤波整形十分重要,它涉及到如何能实现最佳信噪比的传输问题。论文利用矩形小脉冲等效电荷灵敏前置放大器的输出信号,对其进行滤波整形,提出在整个滤波成形过程中的设计考虑,指出滤波成形电路在频域上的关键频段问题,利用NI MULTI-SIM软件仿真设计出一款滤波成形电路。

基于数字微分滤波与降噪分析的核信号脉冲检测

论文探讨了数字化核信号的脉冲波形检测问题。利用数字低通微分滤波分析方法实现脉冲波形的增强与检测,并采用经验模态分解方法实现核信号的降噪处理。实验结果表明,通过经验模态分解方法能够获取满意的信号降噪效果;低通微分滤波方法能在抑制一定噪声的基础上完成核信号脉冲波形的增强及堆积分离,且该方法的计算复杂度较低,能够满足实时性要求。因此,低通微分滤波方法是一种有效的核信号脉冲波形检测方法。

能谱抽样技术在仿核信号发生器中的应用

根据核信号在时间、幅度上的统计特性,以伪均匀随机数为基础,通过反函数法产生服从指数分布随机数,用以满足核信号在时间上的统计特性。采用蒙特卡罗直接抽样方法对实际核能谱图的抽样模拟,实现对核能谱曲线的数字化,得到的能级随机数用以满足核信号在幅度上的统计特性。基于Matlab开发环境对核信号衰变过程进行模拟,并反演得到了与原实际能谱图相同的能谱曲线。应用结果表明:实现了核信号同时在时间、幅度上的随机及统计特性,有效地完成了仿核信号发生器的设计。

基于嵌入式工控机的多道核信号采集系统

嵌入PC/104工控微机由GAL可编程逻辑器件作为接口电路的多道信号采集系统,具有电路简单、可靠性好、功耗低、分析精度高和现场数据处理能力强等特点。该采集系统可适配γ、X和中子等电离辐射的射线探测器,组成多用途轻便型核辐射测量仪器或元素分析仪。

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。

多适性核信号处理与分析系统的设计

为了在线检测、存储、处理多种形式和多种频率的核信号,采用硬件、软件相结合的方式构造出一种基于超高速数据采集卡(3通道、1 GS/s采样率、1 ns同步精度)、利用PC平台的多适性核信号处理与分析系统。当来源核信号为脉冲形式时,采集按时间数字转换方式记录信号;当来源信号为连续形式时,采集按模拟数字转换方式记录信号。设计了对应于不同信号形式的处理流程和算法,有效得到了核信号随机过程的相关函数、功率谱估计等主要结果。

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。

核信号发生器设计与实现

根据西南科技大学核科学技术实验中心核电子学实验室需要,本着可靠、简单、实用的原则,设计了一款核信号发生器。核信号发生器主要由两部分组成:脉冲信号发生器、滤波成形电路。结合核信号的数学描述,给出其理论实现方法,先产生一组方波信号,再对其进行滤波。测试结果如下:下降升时间,50μs-950μs;频率范围,28 Hz～4.6 kHz;幅度,1.5 V～4.9 V;正极性占空比,50%-78%。从测试结果看,基本满足需求,同时为下一代复杂核信号发生器设计奠定基础。