基于TMS320C6713的NQR炸药探测系统信号处理

摘要

近年来，由于国际形势的变化，恐怖活动日渐猖獗，为减少恐怖事件的发生，各国纷纷大力提升安全防范设备的技术水平，安全检查中对炸药的检测尤为重要。核四极矩共振技术由于找到了类似人类指纹特征的炸药本质特性而日益成为安全领域专家关注的焦点。利用常见的炸药中均含有N14的特点，将核四极矩共振技术应用于炸药检测，不仅可以准确地判断炸药的存在，而且可以检测出是何种炸药。但是核四极矩共振信号极其微弱，很容易湮没在噪声和干扰当中，因此，要将核四极矩共振技术应用于实际的炸药检测中，就必须解决核四极矩共振信号的处理问题。 本文在核四极矩共振技术原理的基础上，深入分析了核四极矩共振信号自身的特性，对NQR信号处理方法进行了研究： 1、针对核四极矩共振信号存在严重的振铃拖尾干扰，设计了自适应抵消器，有效抑制了振铃拖尾，提高了NQR信号的信噪比； 2、针对传统的离散傅立叶变换应用于频谱分析，存在截断效应，造成主瓣泄漏和频谱间干扰，降低了信号探测准确性的缺点。本文运用经典功率谱估计对NOR信号进行了处理，有效抑制了泄漏和谱间干扰，提高了探测的准确度； 3、选取高性能的DSP芯片TMS320C67113将核四极矩共振信号处理算法编程实现，并应用于核四极矩共振炸药探测系统样机中，提高了核四极矩共振信号的提取和识别能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

2核四极矩共振的原理与探测

2.1核四极矩共振的原理

2.2核四极矩共振的特性

2.3核四极矩共振信号的激励

2.3.1自由感应衰减

2.3.2自旋回波

2.4核四极矩共振信号的探测

3核四极矩共振信号处理算法

3.1 NQR信号的数字化

3.2 NQR信号中随机噪声的去除

3.2.1信号噪声比(SNR)及信噪改善比(SNR)

3.2.2噪声的统计特性

3.2.3累加平均提高信噪比的数学推导

3.3利用离散傅里叶变换对NQR信号进行谱分析

3.3.1离散傅里叶变换（discrete fourier transform，DFT）

3.3.2用DFT对NQR信号进行谱分析

3.4快速傅里叶变换（fast fourier transform，FFT）

3.4.1 DIT基2FFT算法原理

3.4.2 FFT与DFT运算量比较

3.5功率谱估计

3.5.1 DFT的截断效应

3.5.2功率谱估计减少截断效应

3.5.3 welch功率谱估计

3.6 Q值切换开关消除振铃拖尾

3.6.1振铃拖尾的产生及影响

3.6.2 Q值切换开关消除振铃拖尾

3.7自适应滤波

3.7.1自适应滤波介绍

3.7.2自适应滤波器的组成

3.7.3自适应滤波的种类

3.7.4自适应抵消器的原理

3.7.5自适应对消器的性能分析

4 NQR处理算法的DSP实现及软件优化

4.1 NQR信号处理平台

4.2 TIDSP的结构特点：

4.3 TMS320C6713 DSP的结构和性能

4.4 C6000 DSP代码开发

4.4.1软件开发流程

4.4.2开发工具

4.5 DSP程序优化

4.5.1项目级优化

4.5.2 C语言级优化

5核四极矩共振信号处理算法的结果分析

5.1核四极矩共振信号处理的流程

5.2利用零中频变换去除相位误差

5.3功率谱估计减少截断效应的效果

5.4 Q值切换开关消除振铃拖尾的效果

5.5自适应对消抑制振铃拖尾

6结束语

参考文献

致谢

个人简历及发表的学术论文