基于Matlab核能谱数据获取与处理研究

摘要

随着社会的飞速发展，不论是在核武器研制、科学研究、工业应用、食品卫生还是医疗器械等许多领域，核辐射探测技术所发挥的作用越来越大。核能谱获取与处理是核辐射探测技术的一个重要分支，而随着数字技术的飞速发展，将数字技术应用于核能谱获取与处理已展露出较传统方法更为高效和便捷的优势。但是在这一方向，我国起步较迟，较为落后于国外，虽然国内研究也取得了一定的成果，但仍需要进一步探索、比较与创新。
　　为此本人以课题组横向项目为依托，利用 Matlab软件对核能谱数据获取与处理进行了一定的研究。研制出了基于 Matlab软件与高速数据采集卡的核能谱数据获取与处理系统，该系统由前端模拟电路、高速数据采集卡与计算机处理软件组成。前端模拟电路由示波器、探测器（碲锌镉（CZT）探测器、溴化镧（LaBr3）探测器）、信号放大整形电路、峰值检测保持电路、高速数据采集卡（凌华DAQ-2501与PCI-9812）等组成，将原始核信号最终处理成为峰值信号传至计算机。为保证程序编写与数据处理便捷，计算机处理界面是基于Matlab软件研发而成。应用此界面对得到的峰值信号数据进行分道、平滑、寻峰、稳峰等处理，可得到γ能谱，同时在本界面上也可以对谱数据进行其他若干项处理。界面直观便于操作，将数据采集过程与能谱处理过程作为一个整体进行了适当的衔接。
　　同时本文介绍了一种数字PID控制在能谱稳峰方面的应用。该稳峰技术将满足需求的目标峰值作为系统的参考峰值，根据系统运行过程中实测峰值与参考峰值的偏差结合数字 PID算法来调节可编程增益放大器来稳峰，是一种结合硬件与软件的稳峰技术。
　　实验结果证明，这种能谱稳峰技术具有稳峰速度快，稳定性好，抗干扰能力强等优点。在进行数据获取与处理的过程中，利用该算法进一步保证了γ能谱数据的准确性与真实性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 背景及意义

1.2 国内外研究历史及现状

1.3 研究内容及安排

第2章 系统原理分析

2.1 核能谱数据获取方法介绍

2.2 核能谱数据处理介绍

第3章 核能谱数据获取硬件设计

3.1 数据采集板卡的介绍

3.2 数据采集卡与Matlab的相结合

3.3 核信号数据获取硬件

3.4 核能谱数据获取系统

3.5 本章小结

第4章 核能谱数据获取与处理软件设计

4.1 模拟产生γ能谱

4.2 核能谱数据采集界面设计

4.3 道址-能量转换界面设计

4.4 核能谱数据处理界面设计

4.5 核能谱数据获取与处理软件总界面设计

4.6 软件性能实验验证

4.7 本章小结

第5章 基于PID算法的稳峰研究

5.1 PID控制理论

5.2 PID参数调节

5.3 基于PID算法的实时稳峰

5.4 PID稳峰算法性能实验

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

研究生期间科研成果

致谢