专利名称：一种核脉冲信号的数字化成形方法
技术领域：
本发明针对地质资源勘查、环境辐射评价和生产品质控制等放射性测量领域迫切需求提高信号噪声比、能量分辨率、测量准确性、测量可靠性等问题，提出了一种核脉冲信号的数字化成形方法。
背景技术：
放射性测量仪器中探测器和前置电路输出的脉冲信号是一个基于时间常数的指数衰减信号。如果直接进行多道脉冲幅度分析，则分析仪器的能量分辨率将受到很大的限制，进而降低整个系统的性能指标。因此，在探测器和前置电路输出后通常需要增加脉冲成形电路，将基于时间常数的指数衰减信号进行脉冲成形，再进行多道脉冲幅度分析，以提高分析仪器的综合性能指标。现有的脉冲成形的方法是基于分立元件设计的模拟成形技术。该方法在工作稳定性、测量一致性、参数通用性和后期维护性等方面存在着诸多缺陷。而采用数字化的脉冲成形技术可以有效的克服上述模拟成形技术的缺陷，并且可以十分灵活的选择成形参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何提供一种核脉冲信号的数字化成形方法，该方法可以克服现有模拟成形方法的缺陷，满足放射性测量领域提高信号噪声比、能量分辨率、测量准确性、测量可靠性迫切需求。为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案一种核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤A、主放大器�？榻醋院颂讲馄骱颓爸梅糯蟮缏返牡缏龀逍藕沤蟹糯螅瓯虾笫涑鲋粮咚貯DC�？椋籅、程控增益调节�？楦菸⒋砥髂？榉⒊龅脑鲆婵刂泼睿迪侄灾鞣糯笃髂？榈木茉鲆娴鹘冢籆、高速ADC�？榻醋灾鞣糯笃髂？榈牡缏龀逍藕沤惺肿唬瓯虾笫涑鲋潦致龀宕砟？椋籇、数字脉冲处理�？榻醋愿咚貯DC�？榈氖中藕沤新龀宄尚�、峰值判别、 幅度分析和谱线存储，完毕后将数据传输至微处理器�？椋籈、微处理器�？槎圆饬渴萁型臣品治觯俅椭良扑慊砟？椋籉、计算机处理�？槎圆饬渴葑鹘徊降姆治龃�。
图1为核脉冲信号高斯成形的电路模型。图2为核脉冲信号的数字化成形系统的结构框图。图3为数字脉冲处理�？槟诓抗δ苣？榱油�。
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图4为核探测器的输出波形图。图5为核脉冲信号数字化成形后波形图。图6为核脉冲信号谱线图。具体实现方式本发明所提供的核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤A、主放大器�？榻醋院颂讲馄骱颓爸梅糯蟮缏返牡缏龀逍藕沤蟹糯螅瓯虾笫涑鲋粮咚貯DC模块；B、程控增益调节模块根据微处理器�？榉⒊龅脑鲆婵刂泼睿迪侄灾鞣糯笃髂？榈木茉鲆娴鹘冢籆、高速ADC�？榻醋灾鞣糯笃髂？榈牡缏龀逍藕沤惺肿唬瓯虾笫涑鲋潦致龀宕砟？椋籇、数字脉冲处理�？榻醋愿咚貯DC�？榈氖中藕沤新龀宄尚巍⒎逯蹬斜�、幅度分析和谱线存储，完毕后将数据传输至微处理器模块；E、微处理器�？槎圆饬渴萁型臣品治觯俅椭良扑慊砟？椋籉、计算机处理模块对测量数据作进一步的分析处理。如图1所示，核脉冲信号由Vin输入，成形后的高斯脉冲信号由Vo输出。如图2所示，核脉冲信号数字成形系统中，首先、主放大器�？榻讲馄骱颓爸梅糯蟮缏肥涑龅奈⑷醯缏龀逍藕沤谐炭胤糯螅蝗缓�、高速ADC�？榻糯蠛蟮牡缏龀逍藕抛怀啥杂Φ氖中藕牛唤幼�、数字脉冲处理模块将数字信号进行高斯成形转换，实现了核脉冲信号的高斯成形；最后，成形后的高斯波形的脉冲信号输出至微处理器�？楹图扑慊砟？椋鼋徊降拇�。图3是数字脉冲处理�？槟诓抗δ芰油�。如图所示，首先、S-K成形模块通过数字硬件滤波器将高速ADC�？槭涑龅氖中藕抛怀啥杂κ指咚孤龀逍藕牛蝗缓�、数字高斯脉冲信号在完成FIFO存储的同时也进行峰值判别，峰值判别�？榛苟允指咚孤龀逍藕沤新龀蹇矶鹊呐斜穑唤幼�、经过峰值判别后的数字高斯脉冲信号进行多道脉冲幅度分析，多道脉冲幅度分析�？榻中藕疟硎境梢桓龅赖刂罚缘赖刂纷魑娲⑵鞯牡刂仿爰锹悸龀迨鞯赖刂返募鞘涂梢园崖龀宸鹊姆植记榭霰硐殖隼�。而幅度信号大小为各元素辐射能量不同的表现，相应道址的计数代表相应能量的辐射强度；跟着、将各道地址的记录数据存入到双端口 RAM中；最后，接口�？樵诙ㄊ蹦？榈目刂葡拢扛鲆欢问奔浣丝� RAM中的数据输出至微处理器模块，做进一步的处理。如图4所示，核探测器输出的波形图。这种呈指数衰减的核脉冲信号，当中混杂着噪声等干扰信号，如果直接进行脉冲幅度分析，整个系统的能量分辨率通常是在ISOeV 200eV之间。如图5所示，核脉冲信号经过数字化成形的波形图。采用的是数字化高斯成形方法。高斯脉冲波形顶部比较平坦，能够提高信号噪声比，减小弹道亏损，并且可以去除无用的干扰信号。如图6所示，经过数字化脉冲成形后的核脉冲信号谱线图。实测狗-55核素能量分辨率为168eV，较未经脉冲成形前的能量分辨率提高超过20eV。本发明具有如下特点1、在系统方法设计上，在核脉冲信号进行幅度分析前进行了脉冲成形处理，提高了整个测量系统的综合指标。2、在脉冲成形设计方法上，采用了基于可编程逻辑器件的数字化设计方法，提示了成形系统的工作稳定性、测量一致性、参数通用性和后期维护性。3、在电路功能上主要完成核脉冲信号的数字化高斯成形。在放射性测量中，核辐射探测器将不同能量的射线粒子转换成相应大小的呈指数衰减的微弱电信号，然后通过后续电路，对这个微弱的电信号进行幅度放大，使之成为一个电脉冲信号后进入后续处理电路。通过控制电路控制高速ADC�？榻泄ぷ鳎巡煌鹊哪Ｄ饴龀逍藕抛怀啥杂Φ氖中藕�。这些代表信号幅度大小的数字信号在数字脉冲处理�？槟诓浚凑帐钟布瞬ㄆ髯怀啥杂κ指咚孤龀逍藕乓蛭咚剐筒ㄐ涡藕哦ゲ勘冉掀教梗以谑殖尚未碇胁扇×艘种圃肷拇胧�。因此，对数字成形后的高斯型脉冲信号进行分析，能够获得较高的系统指标。4、在系统性能上，采用了数字脉冲成形技术后，Fe-55核素能量分辨率提高超过 20eVo
权利要求
1.一种核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤A、主放大器�？榻醋院颂讲馄骱颓爸梅糯蟮缏返牡缏龀逍藕沤蟹糯螅瓯虾笫涑鲋粮咚貯DC�？椋籅、程控增益调节�？楦菸⒋砥髂？榉⒊龅脑鲆婵刂泼睿迪侄灾鞣糯笃髂？榈木茉鲆娴鹘冢籆、高速ADC�？榻醋灾鞣糯笃髂？榈牡缏龀逍藕沤惺肿唬瓯虾笫涑鲋潦致龀宕砟？椋籇、数字脉冲处理�？榻醋愿咚貯DC模块的数字信号进行脉冲成形、峰值判别、幅度分析和谱线存储，完毕后将数据传输至微处理器�？椋籈、微处理器模块对测量数据进行统计分析，再传送至计算机处理�？椋籉、计算机处理�？槎圆饬渴葑鹘徊降姆治龃�。
2.根据权利要求1所述的核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述步骤A中主放大器�？樯柚昧� 1 65535级精密增益调节功能。
3.根据权利要求1所述的核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述步骤D中设计数字高斯成形、脉冲甄别、脉冲宽度判别、多道幅度分析和谱线存储的功能。
4.根据权利要求1所述的核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述步骤D中设置了与微处理器通信功能。
5.根据权利要求1所述的核脉冲信号的数字化成形方法，其特征在于，所述微处理器�？楹图扑慊砟？橹洳捎肬SB 口进行连接。
全文摘要
本发明公开了一种核脉冲信号的数字化成形方法，包括步骤A、主放大器�？榻醋院颂讲馄骱颓爸梅糯蟮缏返牡缏龀逍藕沤蟹糯螅瓯虾笫涑鲋粮咚貯DC�？椋籅、程控增益调节�？楦菸⒋砥髂？榉⒊龅脑鲆婵刂泼睿迪侄灾鞣糯笃髂？榈木茉鲆娴鹘冢籆、高速ADC�？榻醋灾鞣糯笃髂？榈牡缏龀逍藕沤惺肿唬瓯虾笫涑鲋潦致龀宕砟？椋籇、数字脉冲处理�？榻醋愿咚貯DC�？榈氖中藕沤新龀宄尚�、峰值判别、幅度分析和谱线存储，完毕后将数据传输至微处理器模块；E、微处理器�？槎圆饬渴萁型臣品治觯俅椭良扑慊砟？椋籉、计算机处理�？槎圆饬渴葑鹘徊降姆治龃�。该方法能够克服传统核脉冲信号成形方法的缺陷，进而解决放射性测量中信号噪声比、能量分辨率、测量准确性、测量可靠性的问题，从而能够满足目前地质资源勘查、环境辐射评价和生产品质控制等领域进行放射性测量的迫切需求。
文档编号G01T1/17GK102455430SQ201010522948
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者刘易, 周伟, 周建斌, 方方, 朱星, 李扬红, 王敏, 王磊 申请人:成都理工大学
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