核脈沖信號的高速采集與數(shù)字濾波成形研究.pdf

1、核儀器儀表中核能譜分析作為核分析方法中最重要的手段之一，通過對被研究對象能譜的獲取和分析可以直接或間接地獲得物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成元素的種類與含量等重要信息。并以其靈敏度高、準(zhǔn)確性好、破壞性低等優(yōu)勢廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天、環(huán)境、能源、國家安全等領(lǐng)域。
　　能譜信息的獲取需要采用核譜儀系統(tǒng)對核脈沖信號的幅度信息進(jìn)行分析與提取，而傳統(tǒng)的實現(xiàn)能譜獲取功能的核譜儀，主要以電子學(xué)器件對核信號進(jìn)行放大、模擬濾波成形為特點的模擬核譜儀系統(tǒng)

2、。近年來，隨著高速、高分辨率的ADC器件、各種數(shù)字化器件（如FPGA、DSP、CPLD等）的快速發(fā)展，為新一代高性能、數(shù)字化核譜儀系統(tǒng)的誕生奠定了堅實的基礎(chǔ)。以高速ADC采樣為基礎(chǔ)，對核脈沖信號采用數(shù)字濾波成形技術(shù)為特點的全數(shù)字化核譜儀系統(tǒng)的實現(xiàn)成為現(xiàn)實。
　　基于此，論文主要對數(shù)字化核譜儀系統(tǒng)中核脈沖信號獲取與處理的以下幾個問題進(jìn)行了研究：
　?。?）研發(fā)了一套基于FPGA的核脈沖信號高速采集系統(tǒng)。以AD9226與EP2C

3、8為核心，設(shè)計了一套核脈沖信號高速采集系統(tǒng)，通過全采樣與觸發(fā)采樣的方式，分別實現(xiàn)了NaI探測器對Cs-137與Co-60源、Si-PIN探測器對Fe源在5MHz、10MHz、20MHz以及50MHz下的高速采集。
　　（2）搭建了一套核脈沖信號數(shù)字濾波成形處理平臺。對核脈沖信號數(shù)字濾波成形理論進(jìn)行了分析與研究，分別采用函數(shù)卷積法與數(shù)字Sallen-Key法實現(xiàn)核脈沖信號的梯形（三角形）成形與高斯成形。在該平臺上分別對模擬仿真核信號

4、與實際采樣核信號，采取不同的濾波成形方案、不同的濾波成形參數(shù)進(jìn)行成形結(jié)果與脈沖堆積識別的研究，構(gòu)建了一個具有多套數(shù)字濾波成形算法的平臺。
　?。?）開展了核脈沖信號數(shù)字濾波成形方法的性能評價研究。對核脈沖數(shù)字濾波成形處理后的信號進(jìn)一步進(jìn)行了基線恢復(fù)，堆積識別與能譜構(gòu)建等研究，在20MHz下，通過NaI探測器（測量Cs-137）、Si-PIN探測器（測量Fe）分別獲取的同一批數(shù)字核脈沖信號，在相同的濾波成形參數(shù)下，分別采用梯形成形、