呈任意能量分布的核信号模拟

针对核信号在脉冲幅度和相邻脉冲产生的时间间隔上存在的随机性,探讨了核信号统计特性的模拟方法.在进行核信号的能量随机性模拟中,可将核信号的统计特性分解为均匀分布、高斯分布、指数分布、多项式分布和泊松分布等基本分布,并用本文所述方法来实现;对于不便于分解、呈任意能量分布的核信号也可用此法实现,模拟效果较好.     

基于随机抽样的核脉冲信号发生器的研究

本文设计了一种基于FPGA的任意核能谱脉冲信号发生器。该脉冲信号发生器以32位随机数发生器为基础,通过对参考谱线在幅度上的抽样,使输出脉冲信号在幅度上满足参考谱线的概率密度分布函数。系统对脉冲出现的时间进行1 024区间分割,并计算得到不同分割区间内脉冲信号出现的概率及该时间间隔的平均时间,采用随机抽样使输出脉冲信号在时间上满足指数分布规律。实际测试结果表明:该信号发生器输出脉冲在计数率上满足泊松分布,在幅度上满足参考谱线的概率密度分布函数;系统噪声低于2.86mV;输出脉冲计数率可调,满足核脉冲信号的规律。     

基于模拟贝努里试验的随机脉冲发生器的实现

利用EPLD器件模拟了n维贝努里试验,通过改变其参数,得到符合二项分布、泊松分布以及高斯分布的随机脉冲。当信号满足泊松分布时,脉冲平均计数率可达100kHz,最小时间间隔为100ns。对电路分别作了一定时间内脉冲计数统计分布检验和脉冲时间间隔分布检验,证明在时间特性上可用于仿真一般核信号源。     

能谱抽样技术在仿核信号发生器中的应用

根据核信号在时间、幅度上的统计特性,以伪均匀随机数为基础,通过反函数法产生服从指数分布随机数,用以满足核信号在时间上的统计特性。采用蒙特卡罗直接抽样方法对实际核能谱图的抽样模拟,实现对核能谱曲线的数字化,得到的能级随机数用以满足核信号在幅度上的统计特性。基于Matlab开发环境对核信号衰变过程进行模拟,并反演得到了与原实际能谱图相同的能谱曲线。应用结果表明:实现了核信号同时在时间、幅度上的随机及统计特性,有效地完成了仿核信号发生器的设计。     

一种仿核脉冲随机信号发生器的设计与实现

针对模拟核信号发生装置的研究,本文提出了一种高精度、高灵活度的信号发生器的研制思路。利用Matlab可以便携地实现核信号的数字模拟,保证核脉冲信号的时间特性、幅度特性和脉冲形状特性。由Lab VIEW设计的上位机软件可以提供较好交互方式,便于灵活地调节发生器的各项参数,并进行相应的谱数据分析及显示。硬件电路主要由MCU、FPGA、SRAM、10 bit高速DAC、低通滤波及放大电路构成。初步的测试结果表明:该信号发生器满足核信号在时间间隔和幅值的随机分布特性,能量范围及计数率可调,谱数据的统计分析,高精度的信号输出,为仿核信号发生器的研制与改进提供了思路。     

一种仿~(252)Cf中子源随机脉冲信号参数检测系统的FPGA设计与实现

从252Cf自发裂变中子源之裂变中子在时间分布上相互独立的基本原理出发,针对随机核信号在时间上呈泊松分布,在幅度上服从高斯分布这一特征,开展了基于FPGA技术的仿252Cf中子源随机核信号产生及其脉冲参数的检测研究。研究结果表明,仿252Cf中子源随机核脉冲参数检测系统,在脉冲上升沿或下降沿到达后的第一个时钟周期,便能开始输出检测结果,满足了随机脉冲参数检测的实时性要求。通过观察LabVIEW GUI上显示的参数检测结果,与核脉冲的计数率、幅度统计特性、时间间隔统计特性基本相吻合,表明基于FPGA的仿252Cf源的核信号参数检测系统是切实可行的。     

梯形成形算法中成形参数与成形脉冲波形关系研究

在梯形成形算法理论基础上,利用模拟和实测核脉冲信号研究了梯形成形算法中衰减时间常数(τ_(trap))、达峰时间(n_a)与成形脉冲波形、滤波效果的关系,以及nb在分离堆积脉冲时的取值选择。研究表明,当且仅当τ_(trap)等于输入信号衰减时间常数时,成形脉冲对称;n_a值越大,滤波效果越好,脉冲宽度增加;n_b小于两个核脉冲信号发生的时间间隔时,采用梯形成形算法可分离堆积脉冲。     

铀矿伽马能谱测井核脉冲信号数字化处理技术

在铀矿勘查中,可采用伽马能谱测井获取钻孔地层的铀、钍含量。相对于传统的模拟构架,基于数字化核脉冲信号处理技术构建的伽马能谱测井仪具有计数率高、信号噪声低和稳定性好等优点。通过采用核脉冲信号数字化处理技术,实现了伽马能谱的数字化采集,在放射性勘查模型井上进行了测试。混合模型的能谱测量铀、钍含量与标称含量的误差均小于5%,符合铀矿伽马能谱测井相关规范要求。     

数字高斯脉冲成形算法仿真研究

高斯脉冲具有良好的时间、频率响应和较高的信噪比,探测器输出信号通常被滤波成形为高斯波形或类高斯波形。在高斯脉冲成形算法基础上,引入截止频率和品质因子,讨论成形参数对成形脉冲幅度、宽度的影响。通过与梯形脉冲成形算法对比,研究高斯脉冲成形算法的滤波效果以及对核信号幅度谱的作用。结果表明,在相同达峰时间条件下高斯脉冲成形算法具有更好的噪声抑制能力,同时可减小核信号幅度谱的半高宽;结合使用梯形脉冲成形算法可改善高斯脉冲成形算法在处理堆积脉冲中的不足,提高核信号通过率。     

新型智能仿核能谱系统的设计

介绍了新型智能仿核能谱系统的设计。该系统以真实谱线数字化技术输入能谱幅度仿真计算基准值,整个仿真过程采用高效的蒙特卡洛法产生随机信号。系统采用并行数字器件FPGA在幅度域和时间域同步并行处理,在整个随机信号的产生中用数字化真实谱线作为反馈迭代控制,辅以噪声同步仿真叠加,真实地反应实际的核能谱曲线,为核仪器的研究及标定提供理想的基准信号。     

随机脉冲发生器

由于核衰变和粒子反应的随机性，探测器给出的信号在时间上是随机的，但一般的信号发生器给出的都是周期性的信号。为了测试电子学设备在输入随机信号时的性能，时间上随机的信号发生器是必要的。介绍了各种随机信号发生器，包括模拟式和数字式。一种数字式随机脉冲产生器是用单片机算出随机数，再用计数法给出随机脉冲；另一种用随机码发生电路给出时间上随机的信号，更为简便，可以嵌入FPGA中。     

Estimation method for parameters of overlapping nuclear pulse signal

Identification of nuclear pulse signal is of importance in radioactive measurements,especially in recognizing adjacent overlapping nuclear pulses.In this article,we propose an estimation method for parameters of typical overlapping nuclear pulse signals.First,the nuclear pulses are regarded as individual genes and the norm is set as the fitness function.Second,the global optimal solution is found by searching the population of genetic algorithm,so as to estimate the parameters of nuclear pulse.With high precision,this method can identify parameters of overlapping nuclear pulses in the Sallen-Key Gaussian signal decomposition experiments.This pulse recognition method is of great significance to improve the precision of radioactive measurement and is suitable for serious overlap of nuclear pluses.     

随机脉冲触发峰值采集电路的设计

射线检测装置的输出信号是随机离散的不等幅的高频信号,为形成能谱图,需对此信号进行峰值采样和计数。介绍的随机脉冲触发峰值采集电路,在脉冲到来时自动触发进行采样,使信号采样过程和信号到来时间实时配合,在计算机的控制下,提高了采样频率,又不因空脉冲而占据内存。     

核随机脉冲快速测量及统计特性研究

开发了一套用于研究核随机脉冲特性的软件测量系统,这套系统能够对核信号进行快速有效的获取并能对各个参数进行分析,通过多次定时定数快速测量,从实验的角度验证了核随机脉冲的统计分布规律.     

核能谱模拟的正态组合实现方法

结合核能谱的随机特性,探讨了核能谱的正态组合模拟方法。该方法将核能谱分解为正态分布函数的组合,进而转化为参数化模型,并对正态组合函数进行随机抽样以模拟原始能谱。该方法可以灵活地调整正态函数的个数和各正态函数的标准偏差,以满足模拟中对谱线平滑度、准确度的不同要求,是一种效果较好的参数化模拟方法。     

实时核信号数字化脉冲成形关键技术研究

本文对理想核脉冲信号和实际探测器输出信号分别进行了计算机模拟仿真与分析,总结了不同成形时间的核脉冲信号的数字梯形成形参数的确定方法。在高计数率场合时提高了有效测量计数率,消除了部分脉冲的堆积并减少了系统死时间。同时,采用256点和512点数字三角成形方法测试了Si-PIN半导体探测器的性能,并与模拟电路成形方法进行了对比测试。测试结果表明,脉冲数字成形处理方法提高了探测器计数率和分辨率。     

A nuclear spectrum generator for semiconductor X-ray detectors

A nuclear spectrum generator for semiconductor X-ray detectors is designed in this paper. It outputs step ramp signals with random distribution in amplitude and time according to specified reference spectrum. The signals are similar to the signals from an actual semiconductor X-ray detector, and can be use to check spec- trum response characteristics of an X-ray fluorometer. This helps improving energy resolution of the X-ray fluorometer. The spectrum generator outputs step ramp signals satisfying the probability density distribution function of any given reference spectrum in amplitude through sampling on the basis of 32-bit randomizer. The system splits 1024 interval segmentation of the time that the step ramp signals appear, and calculates the ap- pearance probability of step ramp signals in different intervals and the average time between the time intervals, by random sampling. The step ramp signals can meet the rule of exponential distribution in time. Test results of the spectrum generator show that the system noise is less than 2.43 mV, the output step ramp signals meet the Poisson distribution in counting rate and the probability density distribution function of the reference spectrum in amplitude. The counting rate of the output step ramp signals can be adjusted. It meets the rule of the output signals from semiconductor X-ray detectors, such as Si-pin detector and silicon drift detector.