CN102455430A - 一种核脉冲信号的数字化成形方法 - Google Patents
一种核脉冲信号的数字化成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102455430A CN102455430A CN2010105229485A CN201010522948A CN102455430A CN 102455430 A CN102455430 A CN 102455430A CN 2010105229485 A CN2010105229485 A CN 2010105229485A CN 201010522948 A CN201010522948 A CN 201010522948A CN 102455430 A CN102455430 A CN 102455430A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- pulse
- digital
- nuclear
- processing module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
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、主放大器模块将来自核探测器和前置放大电路的电脉冲信号进行放大,完毕后输出至高速ADC模块;B、程控增益调节模块根据微处理器模块发出的增益控制命令,实现对主放大器模块的精密增益调节;C、高速ADC模块将来自主放大器模块的电脉冲信号进行数字转换,完毕后输出至数字脉冲处理模块;D、数字脉冲处理模块将来自高速ADC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模块;E、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模块;F、计算机处理模块对测量数据作进一步的分析处理。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。
Description
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、主放大器模块将来自核探测器和前置放大电路的电脉冲信号进行放大,完毕后输出至高速ADC模块;
B、程控增益调节模块根据微处理器模块发出的增益控制命令,实现对主放大器模块的精密增益调节;
C、高速ADC模块将来自主放大器模块的电脉冲信号进行数字转换,完毕后输出至数字脉冲处理模块;
D、数字脉冲处理模块将来自高速ADC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模块;
E、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模块;
F、计算机处理模块对测量数据作进一步的分析处理。
附图说明
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为数字脉冲处理模块内部功能模块连接图。
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、主放大器模块将来自核探测器和前置放大电路的电脉冲信号进行放大,完毕后输出至高速ADC模块;B、程控增益调节模块根据微处理器模块发出的增益控制命令,实现对主放大器模块的精密增益调节;C、高速ADC模块将来自主放大器模块的电脉冲信号进行数字转换,完毕后输出至数字脉冲处理模块;D、数字脉冲处理模块将来自高速ADC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模块;E、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模块;F、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、主放大器模块将探测器和前置放大电路输出的微弱电脉冲信号进行程控放大;然后、高速ADC模块将放大后的电脉冲信号转换成对应的数字信号;接着、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模块和计算机处理模块,做进一步的处理。
图3是数字脉冲处理模块内部功能连接图。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模块输出的数字信号转换成对应数字高斯脉冲信号;然后、数字高斯脉冲信号在完成FIFO存储的同时也进行峰值判别,峰值判别模块还对数字高斯脉冲信号进行脉冲宽度的判别;接着、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,多道脉冲幅度分析模块将数字信号表示成一个道地址,以道地址作为存储器的地址码记录脉冲数,各道地址的记数就可以把脉冲幅度的分布情况表现出来。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,接口模块在定时模块的控制下,每个一段时间将双端口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180eV~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Fe-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模块进行工作,把不同幅度的模拟脉冲信号转换成对应的数字信号。这些代表信号幅度大小的数字信号在数字脉冲处理模块内部,按照数字硬件滤波器转换成对应数字高斯脉冲信号因为高斯型波形信号顶部比较平坦,而且在数字成形处理中采取了抑制噪声的措施。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20eV。
Claims (5)
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、主放大器模块将来自核探测器和前置放大电路的电脉冲信号进行放大,完毕后输出至高速ADC模块;
B、程控增益调节模块根据微处理器模块发出的增益控制命令,实现对主放大器模块的精密增益调节;
C、高速ADC模块将来自主放大器模块的电脉冲信号进行数字转换,完毕后输出至数字脉冲处理模块;
D、数字脉冲处理模块将来自高速ADC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模块;
E、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模块;
F、计算机处理模块对测量数据作进一步的分析处理。
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中主放大器模块设置了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,所述微处理器模块和计算机处理模块之间采用USB口进行连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010105229485A CN102455430A (zh) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 一种核脉冲信号的数字化成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010105229485A CN102455430A (zh) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 一种核脉冲信号的数字化成形方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102455430A true CN102455430A (zh) | 2012-05-16 |
Family
ID=46038837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010105229485A Pending CN102455430A (zh) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 一种核脉冲信号的数字化成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102455430A (zh) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103675891A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 成都理工大学 | 基于双线性变换法的数字核脉冲高斯成形方法 |
CN103744106A (zh) * | 2014-01-01 | 2014-04-23 | 成都理工大学 | 一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置 |
CN103777228A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-07 | 成都理工大学 | 基于iir滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法 |
CN104300941A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-21 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种核脉冲处理电路 |
CN105720950A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-06-29 | 中国科学技术大学 | 一种核脉冲信号的产生方法及装置 |
CN102916683B (zh) * | 2012-10-18 | 2016-09-14 | 成都理工大学 | 一种可调参数核脉冲模拟方法 |
CN107329163A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-07 | 四川南棠科技有限责任公司 | 一种多道脉冲幅度分析仪 |
CN107346030A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-14 | 丹东东方测控技术股份有限公司 | 一种高计数率下的随机脉冲多道幅度分析器 |
CN109471014A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-15 | 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 | 一种探测信号模拟成形电路和探测器板卡测试平台 |
CN109959962A (zh) * | 2017-12-14 | 2019-07-02 | 中国核动力研究设计院 | 基于脉冲型中子探测器信号特性的核信号发生器 |
US11506803B2 (en) * | 2018-09-25 | 2022-11-22 | Beijing Power-Resolution Technology Co. Ltd. | Method and device for processing nuclear energy spectrum |
CN117665890A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-08 | 北京信息职业技术学院 | 一种用于人工放射性气溶胶检测仪的数字化测量装置 |
CN117741238A (zh) * | 2024-02-20 | 2024-03-22 | 成都工业学院 | 一种信号数字成形方法及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020146087A1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiation measurement device |
CN201173973Y (zh) * | 2008-03-10 | 2008-12-31 | 成都理工大学 | 手持式一体化多功能γ能谱仪 |
CN201413298Y (zh) * | 2009-04-07 | 2010-02-24 | 成都理工大学 | 基于扩散累积原理α能谱空气测氡仪 |
CN101710183A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-05-19 | 中国原子能科学研究院 | 用于核谱学及核电子学的数字符合多道系统 |
CN101858985A (zh) * | 2010-03-18 | 2010-10-13 | 成都理工大学 | 基于复合探测器多功能的稀土产品放射性检测仪 |
-
2010
- 2010-10-27 CN CN2010105229485A patent/CN102455430A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020146087A1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiation measurement device |
CN201173973Y (zh) * | 2008-03-10 | 2008-12-31 | 成都理工大学 | 手持式一体化多功能γ能谱仪 |
CN201413298Y (zh) * | 2009-04-07 | 2010-02-24 | 成都理工大学 | 基于扩散累积原理α能谱空气测氡仪 |
CN101710183A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-05-19 | 中国原子能科学研究院 | 用于核谱学及核电子学的数字符合多道系统 |
CN101858985A (zh) * | 2010-03-18 | 2010-10-13 | 成都理工大学 | 基于复合探测器多功能的稀土产品放射性检测仪 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
陈世国等: "《基于小波分析的指数衰减信号高斯脉冲成形》", 《物理学报》 * |
陈小军等: "《基于LabVIEW和C的核能谱信号采集与处理系统》", 《核电子学与探测技术》 * |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102916683B (zh) * | 2012-10-18 | 2016-09-14 | 成都理工大学 | 一种可调参数核脉冲模拟方法 |
CN103675891B (zh) * | 2013-12-11 | 2016-03-02 | 成都理工大学 | 基于双线性变换法的数字核脉冲高斯成形方法 |
CN103675891A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 成都理工大学 | 基于双线性变换法的数字核脉冲高斯成形方法 |
CN103744106A (zh) * | 2014-01-01 | 2014-04-23 | 成都理工大学 | 一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置 |
CN103777228A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-07 | 成都理工大学 | 基于iir滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法 |
CN103777228B (zh) * | 2014-02-26 | 2016-03-16 | 成都理工大学 | 基于iir滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法 |
CN104300941A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-21 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种核脉冲处理电路 |
CN105720950B (zh) * | 2016-01-20 | 2018-10-23 | 中国科学技术大学 | 一种核脉冲信号的产生方法及装置 |
CN105720950A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-06-29 | 中国科学技术大学 | 一种核脉冲信号的产生方法及装置 |
CN107346030B (zh) * | 2017-07-10 | 2019-05-24 | 丹东东方测控技术股份有限公司 | 一种高计数率下的随机脉冲多道幅度分析器 |
CN107346030A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-14 | 丹东东方测控技术股份有限公司 | 一种高计数率下的随机脉冲多道幅度分析器 |
CN107329163A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-07 | 四川南棠科技有限责任公司 | 一种多道脉冲幅度分析仪 |
CN109959962A (zh) * | 2017-12-14 | 2019-07-02 | 中国核动力研究设计院 | 基于脉冲型中子探测器信号特性的核信号发生器 |
US11506803B2 (en) * | 2018-09-25 | 2022-11-22 | Beijing Power-Resolution Technology Co. Ltd. | Method and device for processing nuclear energy spectrum |
CN109471014A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-15 | 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 | 一种探测信号模拟成形电路和探测器板卡测试平台 |
CN109471014B (zh) * | 2018-10-30 | 2021-01-19 | 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 | 一种探测信号模拟成形电路和探测器板卡测试平台 |
CN117665890A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-08 | 北京信息职业技术学院 | 一种用于人工放射性气溶胶检测仪的数字化测量装置 |
CN117741238A (zh) * | 2024-02-20 | 2024-03-22 | 成都工业学院 | 一种信号数字成形方法及系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102455430A (zh) | 一种核脉冲信号的数字化成形方法 | |
CN106990429B (zh) | 一种γ、中子双射线能谱测量装置及测量方法 | |
CN102353972B (zh) | 多种模式的数字化多道谱仪 | |
CN103605148B (zh) | 一种高计数率下的伽马能谱测量方法 | |
CN107817514B (zh) | 一种数字化核能谱测量系统中的脉冲阶梯成形方法 | |
CN102944570B (zh) | 一种基于x射线元素荧光的岩石样品岩性定名的分析方法 | |
CN103713310B (zh) | 一种核脉冲信号高速数字分离方法、系统及数字化谱仪 | |
CN105301627B (zh) | 一种能谱分析方法、能谱分析系统及伽马射线探测系统 | |
CN111538067B (zh) | 一种数字化核脉冲直线成形方法 | |
CN110308476A (zh) | 一种粒子辐射探测方法及探测装置 | |
CN107329163A (zh) | 一种多道脉冲幅度分析仪 | |
CN108964637B (zh) | 一种基于fpga的超高通过率电流型数字化脉冲处理方法 | |
CN105958955B (zh) | 信号放大器及其正电子湮没寿命测量系统 | |
CN110274921A (zh) | 一种全数字二维符合多普勒展宽系统 | |
CN104749603A (zh) | 一种适用于复杂辐射背景下的核辐射检测方法 | |
CN208506258U (zh) | 托卡马克反康普顿伽马能谱仪的数字化信号处理系统 | |
CN103257357A (zh) | 一种简化数字符合多普勒展宽谱仪 | |
CN111413725B (zh) | 一种利用虚拟仪器技术实现γ-γ数字符合测量的系统及方法 | |
CN202771001U (zh) | 一种数字化γ核素识别仪 | |
CN101464420A (zh) | 便携式高速多道能谱仪 | |
CN112258432B (zh) | 基于复合型结构元素数学形态学的中子-伽马甄别方法 | |
CN109633733B (zh) | 采用粒子事件读出方式的数字化反康普顿能谱测量系统 | |
CN103941279A (zh) | 基于脉宽和幅度双参数的核脉冲信号数字高斯成形方法 | |
CN206975227U (zh) | 一种多道脉冲幅度分析仪 | |
CN111239797B (zh) | 一种基于辐射粒子事件的采集器及快速核素识别方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120516 |