CN112505742B - 基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及辐射探测技术领域，尤其涉及基于下降沿积分的数字n‑γ甄别方法，探测器和采卡器对中子伽马混合场进行测量，每个信号取280个点，对脉冲信号中的双峰、平峰、叠峰信号进行剔除；剔除的脉冲信号进行幅值归一化处理；归一化后的脉冲信号进行滤波处理；中子和伽马脉冲信号下降沿差异最明显的一段，设置两个最优B类阈值线，两个最优B类阈值线段限制在宽度为11个点；用差分的方法分别对两个最优B类阈值线段中的中子和伽马脉冲信号进行积分；将差异最明显的段之间每个点的幅值进行求和分别得到中子脉冲下降沿积分值；用中子与伽马脉冲信号的下降沿积分值的大小差异作为甄别因子，得到中子和伽马脉冲信号的甄别效果分布曲线；使甄别效果更好。

Description

基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法
技术领域
本发明涉及辐射探测技术领域，尤其涉及基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法。
背景技术
从中子发现以来，经过几十年的发展，中子探测技术得到了广泛且深入的研究和应用。如今中子探测器用于中子成像技术、核研究、核医学应用和安全性问题。因为中子与环境的非弹性漫反射，慢化中子的辐射俘获等因素，存在中子的环境，几乎都伴随着大量的伽马射线。所以中子检测中主要的问题是从背景伽马射线中区分中子信号。有机闪烁体常用于检测快速中子产生的反冲质子，通过反冲质子可以检测到中子。中子射入闪烁体时，能量沉积密度较大，退激时产生的缓发光子份额较大，形成电信号的衰减时间较长，而伽马射线入射闪烁体时，能量沉积密度较小，形成电信号的衰减时间较短。通过中子和伽马射线射入闪烁体的衰减时间和产生的反冲质子的差异，科学家研究出大量的伽马射线和中子的甄别方法。如上升时间法、过零时间法、电荷比较法、脉冲梯度法、分形频谱法、卡曼法等时域和频域方法。近年来时域快速中子伽马的实时甄别成为主流研究方向，目前快速的中子伽马甄别方法有脉冲时间宽度法、脉冲幅值宽度法、脉冲时间和幅值两类宽度法、斜率法、角度差异法、后延距离法、基于方差和平均值法等，虽然上述方法能有效的提取脉冲波形的差异，且运算简单，甄别速度快，但甄别错误的个数较多。
发明内容
本发明提供了基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，通过本发明能够有效的降低甄别错误，且运算简单，甄别速度快。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，包括以下步骤：
步骤1：在辐射混合场中，采用探测器和采卡器对中子伽马混合场进行测量，得到原始脉冲信号，对每个信号取280个点；
步骤2：对原始脉冲信号中的双峰、平峰、叠峰信号进行剔除；
步骤3：对步骤2中所剔除的脉冲信号进行幅值归一化处理；
步骤4：对归一化后的脉冲信号进行滤波处理；
步骤5：找到中子和伽马脉冲信号下降沿差异最明显的一段，设置两个最优B类阈值线，两个最优B类阈值线段限制在宽度为11个点；
步骤6：用差分的方法分别对两个最优B类阈值线段中的中子和伽马脉冲信号进行积分；将差异最明显的这段之间每个点的幅值进行求和分别得到中子脉冲下降沿的积分值，伽马脉冲下降沿的积分值；
步骤7：用中子与伽马脉冲信号的下降沿积分值的大小差异作为甄别因子，得到中子和伽马脉冲信号的甄别效果分布曲线。
优选的，所述探测器和采卡器均采用防噪性能高的探测器和采卡器。
优选的，采用MATLAB软件进行步骤2中所述的双峰、平峰、叠峰信号进行剔除。
优选的，采用MATLAB软件进行步骤3中所述的幅值归一化处理。
优选的，步骤4中的滤波处理采用傅里叶变换滤波法和移动平滑滤波法相结合的办法，具体步骤如下：
步骤4.1：先对幅值归一化后的脉冲信号进行傅里叶变换滤波法进行处理；
步骤4.2：将傅里叶变换法滤波后脉冲的上升沿和下降沿分开；
步骤4.3：分别对上升沿和下降沿进行移动平滑滤波处理；
步骤4.4：再将经过移动平滑滤波处理的上升沿和下降沿合并。
与现有技术相比本发明的有益效果是：1.本发明通过matlab软件对原始脉冲信号进行剔除错误信息和幅值归一化的处理，使甄别效果更好。
2.本发明通过防噪探测器和采集卡触发数字脉冲波的方式，将产生的数字脉冲波剔除错误信号，随后进行幅值归一化，再对归一化后的脉冲信号进行傅里叶变换滤波法进行处理。将傅里叶变换法滤波后脉冲的上升沿和下降沿分开，分别对这两段信号进行移动平滑滤波处理，再将这两段信号合并起来。通过傅里叶变换滤波法和移动平滑滤波法相结合的方法进行滤波。这样的方式将会得到比较理想的滤波效果。
3.本发明采用下降沿差异最明显的一段进行积分，与现有的下降沿斜率法相比较，减少甄别时间，和极少的甄别失败的脉冲个数且甄别效果较好。该甄别方法具有甄别准确，效果好，甄别失败的脉冲个数极少，计算快速等优点，在辐射探测技术领域有较高的实用价值和推广价值。
附图说明
图1为本发明的基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法的流程图；
图2为本发明原始脉冲信号；
图3为本发明的剔除错误信号且幅值归一化后的脉冲信号图；
图4为本发明的傅里叶变换与移动平滑相结合滤波后的脉冲信号图；
图5为本发明的基于下降沿的数值积分方法的原理图；
图6为本发明的积分法甄别效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1本发明的最优实施列如下：
步骤1：使用塑料闪烁体EJ299-33A对中子伽马混合场测量得到的9414个脉冲信号，如附图2所示，其最大幅值在600mV左右，每个信号取了280个点，
步骤2：一些脉冲信号存在双峰、平峰、叠峰现象。这些错误信号无法甄别，故进行剔除。为了使得甄别效果更好，以及使得比较结果更合理，再进行幅值归一化处理，得到了预处理好的8076个脉冲信号，如图3。
步骤3：对归一化后的脉冲信号进行傅里叶变换滤波法进行处理。将傅里叶变换法滤波后脉冲的上升沿和下降沿分开，分别对这两段信号进行移动平滑滤波处理，再将这两段信号合并起来。通过傅里叶变换滤波法和移动平滑滤波法相结合的方法进行滤波得到一个比较理想的滤波效果，如图4。
步骤4：利用基于下降沿的数值积分方法的原理，如图5。
步骤5：找到中子和伽马脉冲信号下降沿差异最明显的一段，设置两个最优B类阈值线，两个最优B类阈值线段限制在宽度为11个点。
步骤6：用差分的方法分别对阈值线中的中子和伽马脉冲信号进行积分，将最优B类阈值线之间每个点的幅值进行求和分别得到中子脉冲下降沿的积分值，伽马脉冲下降沿的积分值。
步骤7：用中子与伽马脉冲信号在这一区间内的积分值的大小差异作为甄别因子，得到中子和伽马脉冲信号的甄别结果，甄别效果图如图6；
以下提供剔除错误信号程序以及滤波方法程序来使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术方案；
程序1：剔除错误信号
Figure BDA0002766171100000051
Figure BDA0002766171100000061
Figure BDA0002766171100000071
程序2：滤波方法
Figure BDA0002766171100000072
Figure BDA0002766171100000081
本发明提供实验数据彩色图的目的在于，使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术方案。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在辐射混合场中，采用探测器和采卡器对中子伽马混合场进行测量，得到原始脉冲信号，对每个信号取280个点；
步骤2：对原始脉冲信号中的双峰、平峰、叠峰信号进行剔除；
步骤3：对步骤2中所剔除的脉冲信号进行幅值归一化处理；
步骤4：对归一化后的脉冲信号进行滤波处理；
步骤5：找到中子和伽马脉冲信号下降沿差异最明显的一段，设置两个最优B类阈值线，两个最优B类阈值线段限制在宽度为11个点；
步骤6：用差分的方法分别对两个最优B类阈值线段中的中子和伽马脉冲信号进行积分；将差异最明显的这段之间每个点的幅值进行求和分别得到中子脉冲下降沿的积分值，伽马脉冲下降沿的积分值；
步骤7：用中子与伽马脉冲信号的下降沿积分值的大小差异作为甄别因子，得到中子和伽马脉冲信号的甄别效果分布曲线。
2.根据权利要求1所述的基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，其特征在于：所述探测器和采卡器均采用防噪性能高的探测器和采卡器。
3.根据权利要求1所述的基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，其特征在于：采用MATLAB软件进行步骤2中所述的双峰、平峰、叠峰信号进行剔除。
4.根据权利要求1所述的基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，其特征在于：采用MATLAB软件进行步骤3中所述的幅值归一化处理。
5.根据权利要求1所述的基于下降沿积分的数字n-γ甄别方法，其特征在于：步骤4中的滤波处理采用傅里叶变换滤波法和移动平滑滤波法相结合的办法，具体步骤如下：
步骤4.1：先对幅值归一化后的脉冲信号进行傅里叶变换滤波法进行处理；
步骤4.2：将傅里叶变换法滤波后脉冲的上升沿和下降沿分开；
步骤4.3：分别对上升沿和下降沿进行移动平滑滤波处理；
步骤4.4：再将经过移动平滑滤波处理的上升沿和下降沿合并。
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