基于rc逆變換的核脈沖信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，包括以下步驟：S1、將前置放大器電路中對負(fù)指數(shù)核脈沖信號有影響的分布電容和分布電阻等效為RC電路；S2、通過RC電路微分?jǐn)?shù)值分析方法得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號與雙指數(shù)核脈沖信號的函數(shù)表達(dá)式；S3、通過ADC采樣得到雙指數(shù)核脈沖信號，利用雙指數(shù)核脈沖信號通過步驟S2中函數(shù)表達(dá)式計算得到恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號；S4、取恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號的上升沿和雙指數(shù)核脈沖信號的下降沿構(gòu)成新的核脈沖信號。本發(fā)明消除分布電容和分布電阻對探測器輸出信號上升沿的影響；對恢復(fù)上升沿后的核脈沖信號做梯形成形數(shù)字處理，改善了核脈沖信號濾波成形效果，擴(kuò)大了系統(tǒng)的電壓測量范圍。
【專利說明】
基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于RC逆變換的核脈沖信號處理方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 放射性測量儀器中探測器和前置電路輸出的脈沖信號是一個基于時間常數(shù)的指 數(shù)衰減信號，經(jīng)過FPGA電路處理后，將該信號濾波成形為特定形狀，再進(jìn)行多道脈沖幅度分 析，最后得出能量譜，輸出至上位機(jī)顯示測量結(jié)果。
[0003] 在進(jìn)行核脈沖信號濾波成形之前，理論上無損耗的采集信號是一個標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)指數(shù) 核脈沖信號，但是由于前置放大器電路中分布電容和分布電阻的影響，信號經(jīng)過前置放大 器后變?yōu)橐粋€具有上升沿的雙指數(shù)核脈沖信號，如果直接采用該雙指數(shù)核脈沖信號進(jìn)行后 續(xù)處理，會影響核脈沖信號的濾波成形效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于RC逆變換的核脈沖信號處 理方法，該方法可W得到一個新的恢復(fù)上升沿的核脈沖信號，從而改善核脈沖信號濾波成 形效果。
[0005] 為達(dá)到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:提供一種基于RC逆變換的核脈沖信 號處理方法，該方法包括W下步驟：
[0006] S1、將前置放大器電路中對負(fù)指數(shù)核脈沖信號有影響的分布電容和分布電阻等效 為RC電路；
[0007] S2、通過RC電路微分?jǐn)?shù)值分析方法得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號與雙指數(shù)核脈沖信號的 函數(shù)表達(dá)式；
[000引S3、通過ADC采樣獲取前置放大器輸出的雙指數(shù)核脈沖信號，并根據(jù)雙指數(shù)核脈沖 信號和函數(shù)表達(dá)式計算得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號；
[0009] S4、采用計算得到的所述負(fù)指數(shù)核脈沖信號的上升沿和雙指數(shù)核脈沖信號的下降 沿構(gòu)建新的核脈沖信號。
[0010] 該基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法具有的優(yōu)點(diǎn)如下：將ADC采樣得到的雙指 數(shù)核脈沖信號進(jìn)行RC電路逆運(yùn)算，得到恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號，消除分布電容和 分布電阻對探測器輸出信號上升沿的影響;對恢復(fù)上升沿后的核脈沖信號做梯形成形數(shù)字 處理，改善了核脈沖信號濾波成形效果，擴(kuò)大了系統(tǒng)的電壓測量范圍。
【附圖說明】
[0011] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，在運(yùn) 些附圖中使用相同的參考標(biāo)號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實施例及其說明 用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0012]圖I示出了根據(jù)本申請一個實施例的流程示意圖；
[001引圖2示出了根據(jù)本申請一個實施例的等效R地路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3示出了根據(jù)本申請一個實施例的ADC采集的雙指數(shù)核脈沖信號；
[0015] 圖4示出了根據(jù)本申請一個實施例的恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號；
[0016] 圖5示出了根據(jù)本申請一個實施例構(gòu)成的新的核脈沖信號；
[0017] 圖6為恢復(fù)上升沿的核脈沖信號濾波成形效果和沒有做逆運(yùn)算濾波成形效果的對 比圖；
[0018] 圖7為恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號濾波后形成的能譜圖；
[0019] 圖8為沒有做逆運(yùn)算的雙指數(shù)核脈沖信號濾波后形成的能譜圖。
【具體實施方式】
[0020] 為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，W下結(jié)合附圖及具體實施例，對本 申請作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0021] 在W下描述中，對"一個實施例"、"實施例"、"一個示例"、"示例"等等的引用表明 如此描述的實施例或示例可W包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度，但并非每個實 施例或示例都必然包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度。另外，重復(fù)使用短語"根據(jù) 本申請的一個實施例"雖然有可能是指代相同實施例，但并非必然指代相同的實施例。
[0022] 為簡單起見，W下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。
[0023] 根據(jù)本申請的一個實施例，提供一種基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，如圖1 所示，包括W下步驟：
[0024] S1、將前置放大器電路中對負(fù)指數(shù)核脈沖信號有影響的分布電容和分布電阻等效 為RC電路，RC電路的電路圖參考圖2;
[0025] S2、通過RC電路微分?jǐn)?shù)值分析方法得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號與雙指數(shù)核脈沖信號的 函數(shù)表達(dá)式，RC電路Vi與Vo的關(guān)系可依據(jù)基爾霍夫電流定律用下式表示：
[0026]
[0027]
[002引
[0029] 其中，Vi為負(fù)指數(shù)核脈沖信號，V。為雙指數(shù)核脈沖信號，R為核探測儀器中ADC之前 的電路阻值，C為核探巧H義器中ADC之前的容值，t為時間。
[0030] S3、通過ADC采樣獲取前置放大器輸出的雙指數(shù)核脈沖信號，并根據(jù)所述雙指數(shù)核 脈沖信號和所述函數(shù)表達(dá)式計算得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號；
[0031] 本步驟具體為:通過ADC采樣，將前置放大器輸出的雙指數(shù)核脈沖信號轉(zhuǎn)化為具有 一定時間間隔的離散信號，并將所述函數(shù)表達(dá)式根據(jù)微分定義轉(zhuǎn)化為微分函數(shù)表達(dá)式，即 令Vo = y[n]，Vi = x[n]根據(jù)微分的定義dVo = y[n]-y[n-l]，dt= A t則該微分函數(shù)表達(dá)式為：
[0032]
[0033] ::
[0034] x[n]-y[n] =k(y[n]-y[n-l ])
[0035] 即，
[0036] x[n] =化+l)y[n]-ky[n-l];
[0037] 其中，如圖3所示，y[n]為雙指數(shù)核脈沖信號經(jīng)ADC采樣獲取的具有一定時間間隔 的離散信號，x[n]為負(fù)指數(shù)核脈沖信號對應(yīng)的具有一定時間間隔的離散信號，R為核探測儀 器中ADC之前的電路阻值，C為核探巧H義器中ADC之前的容值，t為時間。
[0038] 然后根據(jù)采集到的離散信號y[n]和所述微分函數(shù)表達(dá)式計算得到負(fù)指數(shù)核脈沖 信號x[n]，該負(fù)指數(shù)核脈沖信號為恢復(fù)上升沿的單指數(shù)信號，如圖4所示。
[0039] S4、取恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號的上升沿和雙指數(shù)核脈沖信號的下降沿構(gòu) 成新的核脈沖信號，如圖5所示，恢復(fù)后的信號上升沿變睹，從雙指數(shù)信號變成了單指數(shù)信 號。
[0040] 圖6中峰值較高的曲線為沒有經(jīng)過逆運(yùn)算的核脈沖信號的濾波成形效果，其平頂 是傾斜的；峰值較低的曲線為采用本方法得到的新的核脈沖信號的濾波成形效果，改善了 平頂傾斜的問題。
[0041] 從圖7、圖8中可W看出，恢復(fù)上升沿的負(fù)指數(shù)核脈沖信號濾波后形成的能譜圖的 譜峰要比有經(jīng)過逆運(yùn)算的核脈沖信號形成的譜峰靠后一些，說明通過RC逆運(yùn)算，擴(kuò)大了系 統(tǒng)的電壓測量范圍。
[0042] W上所述實施例僅表示本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不 能理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離 本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。因此本發(fā) 明的保護(hù)范圍應(yīng)該W所述權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 將影響前置放大器電路中負(fù)指數(shù)核脈沖信號的分布電容和分布電阻等效為RC電 路； 52、 通過RC電路微分?jǐn)?shù)值分析方法得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號與雙指數(shù)核脈沖信號的函數(shù) 表達(dá)式； 53、 通過ADC采樣獲取前置放大器輸出的雙指數(shù)核脈沖信號，并根據(jù)所述雙指數(shù)核脈沖 信號和所述函數(shù)表達(dá)式計算得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號； 54、 采用計算得到的所述負(fù)指數(shù)核脈沖信號的上升沿和雙指數(shù)核脈沖信號的下降沿構(gòu) 建新的核脈沖信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，其特征在于，所述函數(shù) 表達(dá)式為：其中1為負(fù)指數(shù)核脈沖信號，V。為雙指數(shù)核脈沖信號，R為核探測儀器中ADC之前的電路 阻值，C為核探測儀器中ADC之前的容值，t為時間。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，其特征在于，所述步驟 S3具體為:通過ADC采樣，將前置放大器輸出的雙指數(shù)核脈沖信號轉(zhuǎn)化為具有一定時間間隔 的離散信號，并將所述函數(shù)表達(dá)式根據(jù)微分定義轉(zhuǎn)化為微分函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)所述離散信 號和所述微分函數(shù)表達(dá)式計算得到負(fù)指數(shù)核脈沖信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，其特征在于，所述微分 函數(shù)壽?大式為，其中，y[n]為雙指數(shù)核脈沖信號經(jīng)ADC采樣獲取的具有一定時間間隔的離散信號，χ[η] 為負(fù)指數(shù)核脈沖信號對應(yīng)的具有一定時間間隔的離散信號，R為核探測儀器中ADC之前的電 路阻值，C為核探測儀器中ADC之前的容值，t為時間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RC逆變換的核脈沖信號處理方法，其特征在于，計算得到 所述負(fù)指數(shù)核脈沖信號為單指數(shù)信號。
【文檔編號】G01T1/36GK106019357SQ201610347460
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王敏, 周建斌, 洪旭, 費(fèi)鵬, 周偉, 劉易, 萬文杰, 劉穎, 喻杰, 趙祥
【申請人】成都理工大學(xué), 四川新先達(dá)測控技術(shù)有限公司