核儀器儀表中核能譜分析作為核分析方法中最重要的手段之一,通過(guò)對(duì)被研究對(duì)象能譜的獲取和分析可以直接或間接地獲得物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成元素的種類與含量等重要信息。并以其靈敏度高、準(zhǔn)確性好、破壞性低等優(yōu)勢(shì)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天、環(huán)境、能源、國(guó)家安全等領(lǐng)域。能譜信息的獲取需要采用核譜儀系統(tǒng)對(duì)核脈沖信號(hào)的幅度信息進(jìn)行分析與提取,而傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能譜獲取功能的核譜儀,主要以電子學(xué)器件對(duì)核信號(hào)進(jìn)行放大、模擬濾波成形為特點(diǎn)的模擬核譜儀系統(tǒng)。近年來(lái),隨著高速、高分辨率的ADC器件、各種數(shù)字化器件(如FPGA、DSP、CPLD等)的快速發(fā)展,為新一代高性能、數(shù)字化核譜儀系統(tǒng)的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以高速ADC采樣為基礎(chǔ),對(duì)核脈沖信號(hào)采用數(shù)字濾波成形技術(shù)為特點(diǎn)的全數(shù)字化核譜儀系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)。基于此,論文主要對(duì)數(shù)字化核譜儀系統(tǒng)中核脈沖信號(hào)獲取與處理的以下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究:(1)研發(fā)了一套基于FPGA的核脈沖信號(hào)高速采集系統(tǒng)。以AD9226與EP2C8為核心,設(shè)計(jì)了一套核脈沖信號(hào)高速采集系統(tǒng),通過(guò)全采樣與觸發(fā)采樣的方式,分別實(shí)現(xiàn)了NaI探測(cè)器對(duì)Cs-137與Co-60源、Si-PIN探測(cè)器對(duì)Fe源在5MHz、10MHz、20MHz以及50MHz下的高速采集。(2)搭建了一套核脈沖信號(hào)數(shù)字濾波成形處理平臺(tái)。對(duì)核脈沖信號(hào)數(shù)字濾波成形理論進(jìn)行了分析與研究,分別采用函數(shù)卷積法與數(shù)字Sallen-Key法實(shí)現(xiàn)核脈沖信號(hào)的梯形(三角形)成形與高斯成形。在該平臺(tái)上分別對(duì)模擬仿真核信號(hào)與實(shí)際采樣核信號(hào),采取不同的濾波成形方案、不同的濾波成形參數(shù)進(jìn)行成形結(jié)果與脈沖堆積識(shí)別的研究,構(gòu)建了一個(gè)具有多套數(shù)字濾波成形算法的平臺(tái)。(3)開(kāi)展了核脈沖信號(hào)數(shù)字濾波成形方法的性能評(píng)價(jià)研究。對(duì)核脈沖數(shù)字濾波成形處理后的信號(hào)進(jìn)一步進(jìn)行了基線恢復(fù),堆積識(shí)別與能譜構(gòu)建等研究,在20MHz下,通過(guò)NaI探測(cè)器(測(cè)量Cs-137)、Si-PIN探測(cè)器(測(cè)量Fe)分別獲取的同一批數(shù)字核脈沖信號(hào),在相同的濾波成形參數(shù)下,分別采用梯形成形、三角成形與高斯成形進(jìn)行處理,獲取的γ能譜中能量分辨率與最大脈沖計(jì)數(shù)率分別為:梯形成形(7.5%,126)、三角成形(7.7%,127)、高斯成形(7.2%,123);獲取的X熒光能譜中能量分辨率與最大脈沖計(jì)數(shù)率分別為:梯形成形(185eV,369)、三角成形(189eV,393)、高斯成形(183eV,346)。在相同的濾波成形方法下,采取不同的濾波成形參數(shù),獲取的能譜中濾波成形參數(shù)越大,能量分辨率越高,計(jì)數(shù)率越低。
【學(xué)位單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL81
【部分圖文】：

可稱為信號(hào)的成形。統(tǒng)中，為了更好的對(duì)核脈沖信號(hào)的幅度信息進(jìn)行提取成形成不同的形狀。成形方法與參數(shù)的選取會(huì)影響系積、基線恢復(fù)，進(jìn)而影響能譜系統(tǒng)的能量分辨率等，故而需要對(duì)核脈沖信號(hào)的濾波成形方法、濾波成究信號(hào)的相關(guān)信息，濾波成形方法的選取需要考慮很沖堆積等，為了獲得最佳的數(shù)字核能譜測(cè)量系統(tǒng)性線性，即輸出幅度 A 和射線能量 E 應(yīng)成正比；要求的成形寬度利于幅度提取；成形方法盡可能的簡(jiǎn)單方法主要有：梯形成形、高斯成形和三角成形，濾波

法成形的方法有以下兩種[58]：換方法實(shí)現(xiàn)高斯成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)高斯成形的方法，是先將指數(shù)衰減信號(hào)的波的線性組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。以小波分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)高斯成十分復(fù)雜，計(jì)算量巨大，難以保證信號(hào)處理的實(shí)時(shí)斯成形的方法可見(jiàn)成都理工大學(xué)劉洪虎的碩文[63]，工程的應(yīng)用或商業(yè)化方面的報(bào)道并不多。allen-Key 的高斯成形器的電路模型，可得到高斯成形模型。如圖 2.2 所

得到脈沖幅度表達(dá)式為：( ) e( ) ( )snTi m mU t U f t U kf tτ = = 進(jìn)行 Z 變換，可得( )i mzU t Uz k= esnTτ 。的負(fù)指數(shù)信號(hào)而言，Z 變換不算復(fù)雜，但是對(duì)于實(shí)際采樣的器以及放大器電路的影響，存在統(tǒng)計(jì)漲落及噪聲，這就使得，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常選取函數(shù)卷積法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字核信號(hào)的梯法是將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后得到等腰梯形，其可以通過(guò)成形參的斜率以及平頂寬度的大小。如下圖 2.3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜鑫;袁永剛;馬英杰;毛本將;周建斌;洪旭;胡云川;萬(wàn)新峰;;基于FPGA的核信號(hào)高速采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2015年08期

2 劉玉娟;覃國(guó)秀;楊志輝;張曉東;;基于LabVIEW的數(shù)字化梯形濾波器設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2013年11期

3 周偉;周建斌;雷家榮;楊宇川;張少華;朱星;劉易;;基于Sallen-Key濾波器的數(shù)字高斯成形方法的仿真[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2013年01期

4 ;Study of time-domain digital pulse shaping algorithms for nuclear signals[J];Nuclear Science and Techniques;2012年03期

5 王小旭;趙琳;;自適應(yīng)融合濾波算法及其在INS/GPS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[J];宇航學(xué)報(bào);2010年11期

6 曾國(guó)強(qiáng);葛良全;熊盛青;倪衛(wèi)沖;賴萬(wàn)昌;;數(shù)字技術(shù)在航空伽馬能譜儀中的應(yīng)用[J];物探與化探;2010年02期

7 王磊;庹先國(guó);成毅;穆克亮;;基于DSP的數(shù)字多道脈沖幅度分析器設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2009年04期

8 敖奇;魏義祥;屈建石;;數(shù)字濾波器對(duì)Flash ADC性能改善的研究[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2009年03期

9 張軟玉;羅小兵;許祖潤(rùn);;參數(shù)最優(yōu)化數(shù)字核能譜獲取系統(tǒng)研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2009年01期

10 肖無(wú)云;梁衛(wèi)平;邵建輝;王善強(qiáng);艾憲蕓;史志蘭;;基于FPGA的數(shù)字化核脈沖幅度分析器[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2008年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 王敏;數(shù)字核能譜測(cè)量系統(tǒng)中濾波與成形技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2011年

2 周偉;基于數(shù)字高斯成形技術(shù)的X熒光譜儀的研制[D];成都理工大學(xué);2011年

3 張懷強(qiáng);數(shù)字核譜儀系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];成都理工大學(xué);2011年

4 覃章健;基于FPGA的便攜式數(shù)字核譜儀研制[D];成都理工大學(xué);2008年

5 張軟玉;數(shù)字化核能譜獲取系統(tǒng)的研究[D];四川大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉洪虎;基于高斯濾波成形的數(shù)字核譜儀研究[D];成都理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2857460