基于FPGA的数字核脉冲高速传输系统设计

针对高速数字核脉冲采集中的实时传输问题,提出了一种基于FPGA和USB的传输结构。该结构采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)作为核心控制器,并通过乒乓操作原理对高速核脉冲进行采集,定义特定的简单可靠的传输帧结构。利用USB与PC机通信,既实现了高速数据的实时传输又真正实现了"即插即用",提高了整套系统的实用性。实验测试验证了该系统的高效性。     

基于Sallen-Key滤波器的核脉冲成形电路研究

将sallen-Key滤波器应用于核脉冲信号的成形中,采用较少的级数就可以达到准高斯波形的输出,文中仿真了基于Sallen-Key滤波器的滤波成形电路的特性,并给出了最佳的滤波器参数,采用宽带高速运算放大器设计和实现了该电路,通过实验测量证明了该电路的优越性.     

基于LabVIEW的核信号数字滤波器的研制

本文介绍了基于LabVIEW的核信号数字滤波器的设计与测试。该数字滤波器实现了3种核信号的数字滤波成形方法--基于小波分析技术的高斯滤波成形、匹配滤波成形和梯形滤波成形。为验证该滤波器的性能,利用计算机产生的数字化核脉冲信号作为信号源,对各种滤波成形算法的效果进行了测试。测试结果表明,该数字滤波器的性能良好,参数调节方便,适用于对核信号进行数字滤波成形。     

数字核信号处理平台设计

介绍了基于Flask框架的数字核信号处理平台设计。该平台对单个采集任务上传的数字核信号进行实时滤波,获取能谱和脉冲计数,任务完成后原始核信号数据以数据包保存于服务端。该平台还对数据包里的原始数据使用平台提供的滤波、去堆积、获取能谱和脉冲计数等算法程序进行综合分析。同时也开发了一套基于网页技术的人机交互界面,可以让用户与服务端友好地交互。     

核脉冲信号数字自动极零设计

针对数字极零相消参数调试过程中依赖人工干预的问题,在推导出负指数衰减脉冲信号时间常数计算模型基础上,提出了自动极零算法,搭建了数字自动极零软硬件测试装置。验证实验表明,提出的负指数衰减脉冲信号时间常数计算模型,可应用于核脉冲信号时间常数的精确计算,数字自动极零算法可直接应用于数字化多道核脉冲信号自动极零相消功能的实现。     

基于盲目反卷积算法的核脉冲信号处理

提出一种新的核脉冲信号测量分析方法,采用盲目反卷积算法,在线去除采集信号的堆积,恢复基线,还原核脉冲信号。系统采用FPGA控制高速ADC对核辐射信号连续采样,上位机通过USB2.0通讯,采用具有高速传输特性的Slave FIFO模式实现数据实时采集,利用NI LabVIEW软件平台实现算法处理与显示。结果表明,该方法具有传输速度快、能实时测量与显示等优点。     

基于实时数字脉冲处理技术的核谱仪研究

本文提出一种基于80 MHz ADC的数字化γ能谱系统。系统由探测器、前端电路、ADC和数字处理单元组成。数字处理在FPGA中完成,主要包括FIR数字滤波、脉冲梯形成形、幅度甄别、数据通讯。为减小高速ADC在采集过程中引入的噪声信号,在数字处理单元实现FIR数字滤波,对数字脉冲信号先进行滤波处理,再进行脉冲梯形成形,得到高分辨率的能谱数据。测量系统中模拟信号全部采用直流耦合,数字脉冲宽度为1.6μs,对137 Cs的能量分辨率达6.88%。     

基于数值微分核脉冲信号数字处理方法

核反应堆核测量系统测量探测器输出的核脉冲信号,该信号后沿拖尾很长,在计数率较高时容易产生信号堆积和基线漂移等问题,导致源区计数率测量上限仅能达到10⁵ Hz左右。文中基于数值微分方法,采用数字处理技术,在时域上分析了核脉冲信号经过前置放大、信号成形、低通滤波和脉冲甄别后的输出,并利用探测器实测信号进行了仿真。仿真结果表明,基于数值微分的数字处理方法可以实现相邻0.4μs脉冲信号的识别和测量,将源区测量计数率上限提升到2×10⁶ Hz以上。     

基于采样定理的核信号数字高斯滤波成形研究

核能谱分析仪中,常采用模拟滤波成形电路处理探测器的输出信号,以满足后级电路对信号波形的需要并滤除噪声。由模拟电路实现的高斯成形系统,改变成形参数必须对硬件进行调整,灵活性及稳定性均不理想。为实现数字滤波成形,根据模拟Sallen-Key高斯滤波成形电路,推导出模拟高斯成形系统的冲激响应;再根据采样定理推导出了数字高斯成形系统的冲激响应。用该数字高斯成形系统对实测核脉冲信号进行处理的结果显示,数字核脉冲信号被滤波成形为准高斯信号,为核脉冲信号数字滤波成形的实现提供了一种新的实现方法。     

复杂波形核脉冲信号的梯形成形研究

提出一种对复杂波形核脉冲信号进行梯形成形的方法。该方法将复杂波形核脉冲信号看成传递函数的冲激响应,对传递函数因式分解成一阶惯性环节和的形式。采用粒子群算法对复杂波形核脉冲信号进行识别,得到一阶惯性环节的个数、各个环节的比例系数以及脉冲幅值相关系数、发生时间和时间常数等参数。通过所识别的参数进行其梯形成形的公式推导及仿真实验表明,该方法获取的脉冲幅值精度较高。     

基于余弦函数的核脉冲信号数字成形方法研究

核脉冲信号的数字余弦函数(cos)成形,因成形简单、可操作性强和灵活性高等优势被用于核脉冲信号的数字成形处理中。本文从单指数衰减脉冲信号和cos脉冲信号的数学模型出发,推导了对称cos成形、零面积cos成形与对称零面积cos成形三种成形方法在Z域中的传递函数和级联公式,分析了成形参数对数字cos成形结果的影响。针对仿真核信号和实际采样核信号,分别实现了三种数字cos成形;基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)系统,实现了核信号的数字cos成形、幅度提取、能谱构建等功能。通过对¹³⁷Cs(NaI(Tl)探测器)γ能谱的测试,结果表明三种数字cos成形方法在能量分辨率和计数方面均表现良好,且对称零面积cos成形性能指标更为优异,具有较大的应用前景。     

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。     

基于LabVIEW的核脉冲信号获取与数字处理系统设计

基于LabVIEW研发一套核脉冲信号高速采集与数字化处理系统,通过PXIe-5122高速采集卡获取核脉冲信号,以Lab VIEW与MATLAB相结合的方式实现其数字成形,堆积识别以及幅度提取,进而获取其能谱信息。平台可在同一界面下,实现原始核信号、数字成形信号与能谱信息的显示与存储,经测试:该平台测量¹³⁷Cs(NaI)γ能谱的能量分辨率为7.2%,测量⁵⁵ Fe(Si-PIN)特征X射线的能量分辨率为180 eV,系统稳定性良好,为核脉冲信号处理方法的研究与平台研制提供了参考。     

数字核脉冲信号高斯成形方法实现与对比分析

数字核脉冲信号的高斯成形,由于其实现简单、综合性能良好被广泛应用于数字核谱仪系统中。本文从Sallen-Key与CR-RC~m电路的工作原理出发,推导了基于数字Sallen-Key与数字CR-RC~m在时域中的高斯成形递推函数,分别获取Z域中的传递函数,并对其幅频响应进行了分析。对实际采样核脉冲信号,分别采用数字Sallen-Key与数字CR-RC~m的递推函数实现了其高斯成形,随着成形参数的增加,成形结果越趋近于高斯形,成形脉冲也越宽。基于Si-PIN探测器测量55Fe射线源,获取不同高斯成形方法、不同成形参数下的能谱,结果表明:数字Sallen-Key表现出更好的能量分辨率性能,而数字CR-RC~m表现出更好的计数率性能。     

一种仿252Cf中子源脉冲信号频谱分析的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的这一特征,开展了基于FPGA技术的仿252Cf中子源随机核信号产生及其频谱分析系统的研究.通过比较仿252Cf中子源核信号与核信号的功率谱趋势,验证了仿252Cf中子源随机信号产生机制的可靠性...     

基于数字微分滤波与降噪分析的核信号脉冲检测

论文探讨了数字化核信号的脉冲波形检测问题。利用数字低通微分滤波分析方法实现脉冲波形的增强与检测,并采用经验模态分解方法实现核信号的降噪处理。实验结果表明,通过经验模态分解方法能够获取满意的信号降噪效果;低通微分滤波方法能在抑制一定噪声的基础上完成核信号脉冲波形的增强及堆积分离,且该方法的计算复杂度较低,能够满足实时性要求。因此,低通微分滤波方法是一种有效的核信号脉冲波形检测方法。     

基于LabVIEW的数字核信号滤波成形方法的设计与实现

数字核信号的滤波成形对核谱仪系统的能量分辨率和计数率具有重要意义。本文基于LabVIEW平台将高速ADC采样后的数字核信号通过传递函数法与合成成形法实现其滤波成形。其中合成成形法将数字核信号成形为具有一定曲率的凹成形器与凸成形器,只需简单地修改成形参数,通过叠加合成可实现各种滤波成形输出(梯形、三角与高斯)。最后,系统在LabVIEW平台上修改成形参数,调用MATLAB成形程序,分别实现数字核信号的传递函数法与合成成形法的滤波成形,以验证滤波成形方法的可行性与实用性,同时为数字核信号的滤波成形方案与参数的选择提供技术支持。     

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。     

核脉冲数字基线改进算法

由于CR微分电路引起的下冲经数字模拟转换器(Analog-to-digital Converter,ADC)转换后的信号基线漂移现象一直存在,增加了数字基线估计算法的复杂度,影响了在线基线的实时性与准确性。通过对平均值法实时提取随机波形信号数字化基线算法的研究,提出了一种在现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)可实现的核脉冲数字基线改进算法——平均值阈值法。采用实测的一个带下冲信号进行拆解拼接后得到一条基线值固定的新信号,经平均值阈值法求得的基线与该拼接信号的基线值一致,并且当基线值发生变化时,该算法实时跟随效果好。平均值阈值法实时提取随机波形信号数字化基线算法能有效的计算出基线,并且占用内存小,计算速度快,经该算法处理后的基线值稳定性好,具有较强的跟随效果。     

脉冲堆核容器两元混合气体保护焊

脉冲堆核容器选用LT_(24)特殊铝合金作为主要结构材料。由于其特殊的强化机制,可焊性差,单用氩气或氦气保护焊均不能满足焊接要求。通过试验发现,采用氩-氦两元混合气体保护焊,当氩-氦体积比例恰当时,所焊接的核容器完全达到设计要求。