一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法技术

本发明专利技术公开了一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，包括以下步骤：S1，获取核脉冲指数信号，确定单个信号的时间宽度；S2，计算信号在单个时间宽度内幅度的平均值；S3，计算信号在单个时间宽度内的幅度的方差；S4，绘制所有信号平均值与方差的散点图，对散点图进行二次函数曲线拟合；S5，通过散点图分布实现对异常信号的筛选及信号质量的评价。本发明专利技术通过计算标准核脉冲信号在单个信号宽度内平均值及方差来对信号进行筛选，计算所需的资源较少。通过信号的均值和方差的散点与其散点分布拟合二次函数曲线的相对位置来判断异常信号类型，此判断方法简单，不需要复杂的算法程序。不需要复杂的算法程序。不需要复杂的算法程序。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法


[0001]本专利技术属于信号筛选
，具体地说，是涉及一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法。

技术介绍

[0002]核辐射探测器输出信号是一系列幅度大小不一、波形不尽一致、时间随机分布的电压或电流脉冲，它们是由入射粒子的性质及探测器的响应所决定的，根据这些脉冲及相关参数可以得到有关核辐射和粒子信息。但是探测器在测量过程中存在的各类干扰因素会改变脉冲信号的形状，影响获取能谱的质量。如何根据脉冲波形的差异，筛选出异常的波形，提高探测器输出信号的质量，是个重要的技术问题。
[0003]目前对信号进行甄别判断的方法包括使用数字采样设备直观观察，或者采用后端数字处理方式进行筛选。
[0004]通过将探测器信号输出端连接到数字采样设备端可以直接观察信号状态。将示波器连接到探测器信号输出端，然后调整示波器采样率、窗口区域和触发模式，可以在屏幕上直接观察信号状态。正常的信号为标准的指数衰减信号如图1所示，表现形式为一个快的上升沿和缓慢的下降沿，信号具有一定时间宽度。通过数字采样设备可以直观显示随时间变化(波形)的电压信号，实时对探测器输出信号状态进行观察和判断，识别异常信号。
[0005]随着信号处理技术和计算机科学的进步，利用数字方式处理脉冲信号的优势得以体现，针对不同类型的异常信号，设计不同的数学方法进行波形甄别与筛选，包括滤波算法、降噪算法、堆积识别算法等，这些算法可以针对不同的异常波形特征对输出脉冲进行处理和筛选，提升输出信号的质量。
[0006]但是通过数字采样设备直接观察波形状态变化的方法，需要观察者具备一定波形辨别能力，并且当计数率较高时，通过肉眼判断容易出现漏判和误判的情形。而采用各类算法筛选信号，需要较为复杂的数学算法，对不同类型的异常信号判断需要使用不同的数字处理方式，这导致此类筛选方法比较繁琐，其分辨能力和筛选效果也不够好。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，主要解决现有信号筛选方法比较繁琐，分辨能力和筛选效果差的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，包括以下步骤：
[0010]S1，获取核脉冲指数信号，确定单个信号的时间宽度；其中，所述核脉冲指数信号为探测器在辐射场内测量时输出的随时间变化的电压信号；
[0011]S2，计算信号在单个时间宽度内幅度的平均值；
[0012]S3，计算信号在单个时间宽度内的幅度的方差；
[0013]S4，绘制所有信号平均值与方差的散点图，对散点图进行二次函数曲线拟合；
[0014]S5，通过散点图分布实现对异常信号的筛选及信号质量的评价。
[0015]进一步地，在所述步骤S1中，所述核脉冲指数信号通过波形采集模块获取波形数据，单个核脉冲信号波形表达式为：
[0016][0017]其中，A1和A2为系数因子，k1和k2为信号的时间常数，,确定单个核脉冲信号的时间宽度T。
[0018]进一步地，在所述步骤S2中，信号在单个时间宽度内幅度的平均值M的计算公式为：
[0019][0020]进一步地，在所述步骤S3中，信号在单个时间宽度内的幅度的方差D的计算公式为：
[0021][0022][0023]进一步地，在所述步骤S4中，散点图的绘制以平均值M作为X轴坐标，方差D作为Y轴坐标；其中，单个核脉冲信号的方差D和其均值M满足如下关系：
[0024]D
∝
M2。
[0025]进一步地，在所述步骤S5的筛选过程中，通过借助相同均值时，测量信号的方差与拟合曲线的Y值之间的相对距离d来筛选异常信号，当信号均值确定时，信号的方差与拟合曲线上相同均值时的Y值大于d时为异常信号，其中，相对距离d为设定的标准信号筛选的精度值。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术通过计算标准核脉冲信号在单个信号宽度内平均值及方差来对信号进行筛选，计算所需的资源较少。异常信号判断：通过信号的均值和方差的散点与其散点分布拟合二次函数曲线的相对位置来判断异常信号类型，此判断方法简单，不需要复杂的算法程序。
附图说明
[0028]图1为本专利技术
‑
实施例中单个核脉冲信号波形意图。
[0029]图2为本专利技术
‑
实施例中信号均值和方差分布散点及拟合曲线图。
[0030]图3为本专利技术
‑
实施例中标准信号区域图。
[0031]图4为本专利技术
‑
实施例中标准信号区域的信号点及偏离标准区域的信号点图。
[0032]图5为本专利技术
‑
实施例中通过筛选得到的异常信号波形图。
[0033]图6为本专利技术
‑
实施例中实际测量到的一个标准脉冲信号波形图。
[0034]图7为本专利技术
‑
实施例中10000组信号在30μs以内的均值和方差的散点图分布及拟合曲线。
[0035]图8为本专利技术
‑
实施例中得到的偏离拟合曲线的部分异常信号波形图。
[0036]图9为本专利技术
‑
实施例中在拟合曲线距离0.002以内的进行标准信号筛选散点图。
[0037]图10为本专利技术
‑
实施例中在拟合曲线距离0.001以内的进行标准信号筛选散点图。
[0038]图11为本专利技术
‑
实施例中距离为0.001的标准信号获取能谱对比原始信号获取的能谱示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0040]实施例
[0041]本专利技术公开的一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，包括以下步骤：
[0042](1)获取核脉冲指数信号，确定单个信号的时间宽度。
[0043]核脉冲指数信号为探测器在辐射场内测量时输出的随时间变化的电压信号，可通过数字采样设备等波形采集模块获取波形数据。图1为单个核脉冲信号波形，其形式可由下式表示：
[0044][0045]其中，A1和A2为系数因子，k1和k2为信号的时间常数，,确定单个核脉冲信号的时间宽度T。信号宽度定义为信号幅度从基线上升到最大值再回到基线的时间宽度。
[0046](2)计算信号在单个时间宽度内幅度的平均值。
[0047]以信号产生时刻开始，计算信号在单个时间宽度T的幅度的平均值M，计算公式为：
[0048][0049](3)计算信号在单个时间宽度内的幅度的方差。
[0050][0051][0052](4)绘制所有信号平均值与方差的散点图，对散点图进行二次函数曲线拟合。
[0053]由于单个理想信号的方差D和其均值M满足如下关系
[0054]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取核脉冲指数信号，确定单个信号的时间宽度；其中，所述核脉冲指数信号为探测器在辐射场内测量时输出的随时间变化的电压信号；S2，计算信号在单个时间宽度内幅度的平均值；S3，计算信号在单个时间宽度内的幅度的方差；S4，绘制所有信号平均值与方差的散点图，对散点图进行二次函数曲线拟合；S5，通过散点图分布实现对异常信号的筛选及信号质量的评价。2.根据权利要求1所述的一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述核脉冲指数信号通过波形采集模块获取波形数据，单个核脉冲信号波形表达式为：其中，A1和A2为系数因子，k1和k2为信号的时间常数，,确定单个核脉冲信号的时间宽度T。3.根据权利要求2所述的一种脉冲信号筛选及信号质量评价方法，其特征在于，在所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓超，代亨，唐辉，王琦标，谷洪，谢波，毕朝文，刘佩，庹先国，
申请(专利权)人：四川省辐射环境管理监测中心站，
类型：发明
国别省市：