數(shù)字多道脈沖幅度分析技術(shù)是核脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù),具有穩(wěn)定、分辨率高、信號(hào)處理速度快等優(yōu)點(diǎn),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字多道脈沖幅度分析技術(shù)因其優(yōu)點(diǎn)逐漸成為核能譜測(cè)量系統(tǒng)數(shù)字化研究的熱門(mén)內(nèi)容,備受領(lǐng)域內(nèi)科研人員的關(guān)注�；诖�,本文基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA,Field Programmable Gate Array）對(duì)核脈沖信號(hào)數(shù)字化處理過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究,主要工作如下:首先研究核能譜數(shù)字化系統(tǒng)的原理與組成結(jié)構(gòu),并介紹了其中各個(gè)模塊的作用與工作原理;其次,對(duì)核脈沖信號(hào)數(shù)字化處理方法做了簡(jiǎn)單描述,從中分析出核脈沖信號(hào)在數(shù)字化處理過(guò)程中產(chǎn)生對(duì)核能譜數(shù)字系統(tǒng)能量分辨率造成影響的兩個(gè)因素為幅度虧損和量化誤差,并提出了改變高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC,Analog to Digital Converter）的采樣頻率與精度的思路來(lái)減小這兩個(gè)因素所造成的影響。在研究核脈沖信號(hào)成形算法方面,主要研究基于Sallen-Key濾波電路的高斯成形算法與基于Z變換的梯形成形算法。通過(guò)將兩種算法仿真結(jié)果對(duì)比,得出梯形成形算法性能優(yōu)于高斯成形算法的結(jié)論。最終采用濾波器級(jí)聯(lián)... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

核能譜測(cè)量數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文82核脈沖信號(hào)數(shù)字化處理方法2.1核脈沖信號(hào)探測(cè)的基本原理在核輻射信號(hào)探測(cè)領(lǐng)域，科學(xué)家在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)通常會(huì)采用能譜曲線來(lái)研究放射性粒子特性。那么怎樣獲取準(zhǔn)確的放射性粒子的能譜信息則是核電子學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，而為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)放射性粒子的測(cè)量，需要對(duì)放射性粒子進(jìn)行收集、數(shù)字化處理兩個(gè)過(guò)程：（1）放射性粒子收集的過(guò)程通常是利用核輻射探測(cè)器來(lái)完成，其工作流程是入射粒子的能量射線與探測(cè)器中的相關(guān)介質(zhì)相互作用，轉(zhuǎn)換成微弱的電荷信號(hào)并以電流或電壓的形式輸出；（2）將核輻射探測(cè)器輸出的電流脈沖輸入后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理單元進(jìn)行信號(hào)調(diào)理放大、脈沖成形、幅度提取等處理。最終獲得入射粒子的種類(lèi)、數(shù)量以及能量等所需要的相關(guān)信息[12]。由于不同的放射性粒子具備不同的能量、波形、幅度，因此每一類(lèi)放射性粒子都有與之相匹配的核輻射探測(cè)器并且輸出的核脈沖信號(hào)在時(shí)間、概率上都是處于隨機(jī)分布狀態(tài)。在實(shí)際的核物理實(shí)驗(yàn)中，核能譜測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理單元會(huì)根據(jù)不同的測(cè)量任務(wù)選擇不同的測(cè)量方法。目前市面上的核輻射探測(cè)器主要分為兩種：基于半導(dǎo)體的核輻射探測(cè)器與基于閃爍體的核輻射探測(cè)器。本論文主要對(duì)基于半導(dǎo)體的核輻射探測(cè)器輸出的核脈沖信號(hào)進(jìn)行處理。圖2-1為經(jīng)典的基于半導(dǎo)體的核輻射探測(cè)器電路圖[10]。圖2-1經(jīng)典的基于半導(dǎo)體的核輻射探測(cè)器電路

核脈沖信號(hào)數(shù)字化處理方法9若將基于半導(dǎo)體的核輻射探測(cè)器看成一個(gè)電流源作為前置放大器的輸入端，則該探測(cè)器等效電路圖如圖2-2所示。圖2-2基于半導(dǎo)體的核輻射探測(cè)器--前置放大器電路圖2-2中I(t)為核輻射探測(cè)器輸出電流，R為核輻射探測(cè)器輸出電阻，C為核輻射探測(cè)器的極間電容，假設(shè)核輻射脈沖幅度值在T時(shí)刻達(dá)到最大值，t0是探測(cè)器在收集核輻射脈沖電荷所用的時(shí)間，那么該脈沖電荷的總量就為Q，即()+=00tTtQdttI(2-1)核輻射脈沖電荷總量Q往往能反映該核輻射粒子的能量大校公式2-1中的I(t)可表示為：()()()dttdVCRtVtI+=(2-2)當(dāng)我們假設(shè)t=0，I(0)=0，V(0)=0時(shí)，該核輻射粒子的電壓脈沖可表示為：()()=tRCtRCtedtetICtV01(2-3)若輸入不同的放射性粒子是，則獲取的核脈沖信號(hào)在脈沖間距、脈沖頻率、脈沖幅度也不相同，但他們的波形形狀也都類(lèi)似，核輻射探測(cè)器分別采集60Co和137Cs放射源之后，輸出的信號(hào)脈沖波形如圖2-3、圖2-4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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