一种多次双向S-K平滑处理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多次双向S－K平滑处理系统及方法，所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器依次连接，所述反向数字SK滤波器与第一缓存器相连，所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器均分别与控制寄存器和参数寄存器相连。本发明专利技术提供的多次双向S－K平滑处理系统及方法可与多次高斯平滑处理的效果相同，与高斯平滑相比，本发明专利技术的执行效率更高，算法运算过程简单，使用方便，易于软件和硬件实现，本发明专利技术可应用于核仪器以及实测核能谱分析，以解决现有核能谱测量中电子学噪声和统计涨落等特性，影响低含量核素的定性定量分析的问题。

A multiple bidirectional S-K smoothing processing system and method

The present invention relates to a multiple bidirectional S-K smoothing processing system and method in which the first buffer, the forward digital SK filter, the second buffer and the reverse digital SK filter are connected in turn. The reverse digital SK filter is connected to the first buffer, the first buffer, the forward digital SK filter, the second buffer and the reverse digital SK filter. The reverse digital SK filter is connected to the control register and the parameter register respectively. The multi-directional S-K smoothing processing system and method provided by the present invention have the same effect as the multi-directional Gaussian smoothing processing. Compared with the Gaussian smoothing method, the present invention has higher execution efficiency, simpler arithmetic operation process, convenient use, and is easy to realize in software and hardware. The present invention can be applied to nuclear instruments and nuclear energy spectrum analysis. In order to solve the problem that the electronic noise and statistical fluctuation affect the qualitative and quantitative analysis of low content nuclides in the existing nuclear energy spectrum measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种多次双向S-K平滑处理系统及方法
本专利技术涉及核能谱分析领域，具体涉及一种多次双向S-K平滑处理系统及方法。
技术介绍
随着科学的进步与发展，核仪器仪表的应用领域也越来越广泛，几乎涵盖农业、工业、医疗卫生、地质矿山、环境保护、航天、教学、科研、海关等领域。核衰变和核能谱测量中的统计涨落特性，会使得在计数比较小时，真正的高斯分布期望值会淹没于噪声中，即使在计数较大时，这种统计涨落特性也会使实测能谱数据出现毛刺现象，影响后期数据分析；为了可靠识别低含量核素特征峰的存在，同时对峰能量和位置进行定性分析，需要研究新的能谱分析方法。S-K滤波器在1955年由R.P.Sallen和E.L.Key提出，低通S-K滤波器在核电子学中将其广泛应用于核脉冲信号的滤波成形，可以在较少的级数下得到近似高斯波形的输出，当将核能谱数据反向通过数字S-K滤波器时，谱峰会发生向左漂移。现场数据分析中，对于已经刻度好的能谱分析工具，谱峰漂移不利于数据分析。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多次双向S-K平滑处理系统及方法，解决现有核能谱测量中电子学噪声和统计涨落等特性，影响低含量核素的定性定量分析的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种多次双向S-K平滑处理系统，包括：第一缓存器，用于在滤波开始时暂存输入数据流，在滤波过程中暂存经反向数字SK滤波器后的数据流，并在滤波结束后输出数据流；第二缓存器，用于暂存经过正向数字SK滤波器后的数据流；正向数字SK滤波器，用于正向SK滤波；反向数字SK滤波器，用于反向SK滤波；控制寄存器，用于控制滤波次数和数据流方向；参数寄存器，用于存储滤波参数；所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器依次连接，所述反向数字SK滤波器与第一缓存器相连，所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器均分别与控制寄存器和参数寄存器相连。进一步，所述第二缓存器的输出信号经过方向矫正后输入反向数字SK滤波器。一种多次双向S-K平滑处理方法，包括以下步骤：S1、将待滤波数据流传送至第一缓存器缓存；S2、将第一缓存器缓存的数据流通过正向数字SK滤波器滤波后传送至第二缓存器缓存；S3、将第二缓存器中缓存的数据流进行方向矫正，再通过反向数字SK滤波器滤波后传送至第一缓存器缓存；S4、将滤波次数与参数寄存器中存储的滤波参数相比较，若滤波次数小于滤波参数，则进入步骤S2，若滤波次数大于滤波参数，则进入步骤S5；S5、将第一缓存器中缓存的数据流输出。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的多次双向S-K平滑处理系统及方法可与多次高斯平滑处理的效果相同，与高斯平滑相比，本专利技术的执行效率更高，算法运算过程简单，使用方便，易于软件和硬件实现，本专利技术可应用于核仪器以及实测核能谱分析，以解决现有核能谱测量中电子学噪声和统计涨落等特性，影响低含量核素的定性定量分析的问题。附图说明图1为本专利技术原理图；图2为本专利技术流程图；图3为本专利技术实施例中镉大米能量色散X荧光测量实测谱线感兴趣区放大图；图4为本专利技术实施例中感兴趣区谱线的多次高斯平滑与多次双向S-K平滑处理平滑线型分析图；图5为本专利技术实施例中扣除SNIP背景后的镉大米感兴趣区谱线。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种多次双向S-K平滑(简称为MBSK)处理系统，包括：第一缓存器，用于在滤波开始时暂存输入数据流，在滤波过程中暂存经反向数字SK滤波器后的数据流，并在滤波结束后输出数据流；第二缓存器，用于暂存经过正向数字SK滤波器后的数据流；正向数字SK滤波器，用于正向SK滤波；反向数字SK滤波器，用于反向SK滤波；控制寄存器，用于控制滤波次数和数据流方向；参数寄存器，用于存储滤波参数；所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器依次连接，所述反向数字SK滤波器与第一缓存器相连，所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器均分别与控制寄存器和参数寄存器相连。所述第二缓存器的输出信号经过按数据先进后出方向矫正后输入反向数字SK滤波器。如图2所示，一种多次双向S-K平滑处理方法，包括以下步骤：S1、将待滤波数据流传送至第一缓存器缓存；S2、将第一缓存器缓存的数据流通过正向数字SK滤波器滤波后传送至第二缓存器缓存；S3、将第二缓存器中缓存的数据流进行方向矫正，再通过反向数字SK滤波器滤波后传送至第一缓存器缓存；S4、将滤波次数与参数寄存器中存储的滤波参数相比较，若滤波次数小于滤波参数，则进入步骤S2，若滤波次数大于滤波参数，则进入步骤S5；S5、将第一缓存器中缓存的数据流输出。在本专利技术实施例中，采用多次双向S-K滤波技术，其基本原理为：首先作正向滤波，即先将核能谱数据按由前向后的顺序通过数字S-K滤波器；然后再作反向滤波，即将前次滤波后的能谱数据流反向，使之由后向前通过数字S-K滤波器。运行一次双向SK滤波后的核能谱数据，谱峰位置不变，方便用原能谱的能量刻度信息进行数据分析。采用2048道能量色散X荧光分析仪对镉大米进行测量，测量后截取感兴趣区(1605-1665道)，谱线如图3所示。在本专利技术实施例中，设置合适的滤波参数后，多次双向S-K平滑处理可与多次高斯平滑处理的效果相同，与高斯平滑相比，本专利技术的执行效率更高，算法运算过程简单，使用方便，易于软件和硬件实现。多次高斯平滑参数设置如下：窗口宽度为7，标准差为1.25，滤波次数为55；多次双向S-K平滑的滤波参数为：k＝1.02，a＝1，滤波次数为10。采用MATLAB2016b，分别记录上述参数的高斯平滑与多次双向S-K平滑的运行时间，可得：高斯平滑运行时间0.0122s，多次双向S-K平滑运行时间0.0022s，可知本专利技术所述方法代码执行效率更高。实验可知，两种平滑的数据高度重合，将感兴趣区的多次双向S-K平滑与高斯平滑后数据做线性拟合，如图4所示，可得拟合优度R2为0.99999，如图5所示，将镉大米原始测量谱线和经多次双向S-K平滑后的谱线，分别用SNIP方法扣除背景，再截取感兴趣区的谱线。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多次双向S－K平滑处理系统，其特征在于，包括：第一缓存器，用于在滤波开始时暂存输入数据流，在滤波过程中暂存经反向数字SK滤波器后的数据流，并在滤波结束后输出数据流；第二缓存器，用于暂存经过正向数字SK滤波器后的数据流；正向数字SK滤波器，用于正向SK滤波；反向数字SK滤波器，用于反向SK滤波；控制寄存器，用于控制滤波次数和数据流方向；参数寄存器，用于存储滤波参数；所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器依次连接，所述反向数字SK滤波器与第一缓存器相连，所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器均分别与控制寄存器和参数寄存器相连。

【技术特征摘要】
1.一种多次双向S－K平滑处理系统，其特征在于，包括：第一缓存器，用于在滤波开始时暂存输入数据流，在滤波过程中暂存经反向数字SK滤波器后的数据流，并在滤波结束后输出数据流；第二缓存器，用于暂存经过正向数字SK滤波器后的数据流；正向数字SK滤波器，用于正向SK滤波；反向数字SK滤波器，用于反向SK滤波；控制寄存器，用于控制滤波次数和数据流方向；参数寄存器，用于存储滤波参数；所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器依次连接，所述反向数字SK滤波器与第一缓存器相连，所述第一缓存器、正向数字SK滤波器、第二缓存器和反向数字SK滤波器均分别与控制寄存器和参数寄存...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，周建斌，方方，洪旭，喻杰，万文杰，赵祥，唐琳，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51