数字核谱仪中核脉冲信号滤波与成形技术研究

摘要

核能谱测量技术作为一种重要的信息获取手段，具有精度高、灵敏度高等优点。数字核谱仪作为核能谱测量的重要工具，性能一直备受本领域研究人员所关注。由于数字核谱仪本身及核脉冲信号自身的特性，数字核谱仪的能量分辨率一直是关于数字核谱仪研究的重点。
　　本文列举了影响数字核谱仪能量分辨率的主要因素，根据这些因素提出了改善数字化引入核脉冲信号时带来的误差的思路。在对比了经典卡尔曼滤波与鲁棒H∞滤波之后，选取鲁棒H∞滤波算法实现了数字化核脉冲信号的滤波及基线恢复处理。在明显提高脉冲基线恢复精度的前提下，规避了经典卡尔曼滤波算法过分依赖前一时刻估计值、在噪声不稳定时处理结果不理想的缺点。
　　在核脉冲信号成形过程中，本文使用Z变换法，并在研究现有算法的基础上提出了改进算法，改善了现有梯形成形算法在误差累计过程中对成形结果造成的影响，使数字核谱仪的能量分辨率得到改善。
　　本文在最后设计并实现了一套数字核谱仪系统，该系统由基本的探测器系统、数字化信号采集系统以及数字化核脉冲信号处理系统组成，能够实现脉冲信号的数据采集及成形、基线处理等功能，对理论得出的最优化数字核信号处理方案的可行性与合理性进行了验证。为核事故发生时，能够使用数字核谱仪测量核事故现场核辐射类型以及能量、时间等信息奠定坚实的基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究意义与研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文研究内容及创新点

1.4 章节安排

1.5 本章小结

2 数字核谱仪系统及核信号处理方法

2.1 核辐射探测原理

2.2 数字核谱仪测量系统组成结构

2.3 数字核谱仪中核脉冲信号处理原理

2.4 影响数字核谱仪能量分辨率的主要因素

2.5 提高数字核谱仪能量分辨率的主要方法

2.6 本章小结

3 鲁棒H∞滤波器在数字核谱仪中的应用

3.1 卡尔曼滤波器

3.2 鲁棒H∞滤波器

3.3 卡尔曼滤波算法与鲁棒H∞滤波算法结果比较

3.4 对 137Cs γ射线实测鲁棒H∞滤波结果

3.5 本章小结

4 梯形成形算法在数字核谱仪中的应用

4.1 梯形成形算法理论基础

4.2 梯形成形算法的实现

4.3 梯形成形算法的问题及改进

4.4 脉冲堆积识别

4.5本章小结

5 数字核谱仪系统的设计与实现

5.1 数字核谱仪系统的组成

5.2 探测器系统

5.3 数字化信号采集系统

5.4 数字化核脉冲信号处理系统

5.5 核素能谱测量

5.6 本章小结

结论

致谢

参考文献