一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置，包括：高斯滤波成形实时数据处理算法、基线扣除实时数据处理算法、高斯滤波成形数字逻辑单元和基线扣除数字逻辑单元。高斯滤波成形数字逻辑单元包括：寄存器、乘法器、加法器，寄存器分两组串联。基线扣除数字逻辑单元包括：寄存器、乘法器、减法器、比较器、多路选择器，寄存器为一组串联，存储高斯成形后的采样点数据的值，实现高斯脉冲滤波和基线扣除的实时数据处理功能。本发明专利技术采用高斯滤波成形算法实现脉冲幅度分析，解决了尾堆积脉冲幅度分析问题和基线漂移后的基线扣除问题；采用了并行计算结构设计数字逻辑单元，实现了滤波成形和基线扣除的实时运算处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置
本专利技术属于应用核技术中的射线探测
，尤其涉及一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置。
技术介绍
核能谱测量技术是一门综合性很强新兴技术，综合了电子技术、核探测技术、计算机技术等多个学科。目前，它已经成为物质成分分析的重要手段之一，在医学、地质学、生物学、环境学、化学、考古学等学科扮演愈来愈重要的角色。在核辐射测量中，入射粒子的能量和核探测器输出的脉冲信号幅度成正比，通过测量脉冲信号的幅度就能够分析出辐射能量。能谱的获取、分析也是核分析方法中最重要的手段之一，通过对辐射源能谱的获取和分析可以直接或间接地得到辐射物质的结构、组成元素的种类以及含量等重要信息。传统的获取能谱的核谱仪，主要是以电子学器件对核信号进行放大成形、基线恢复、堆积判弃和脉冲信号峰值保持为特点的模拟核谱仪。基于数字滤波成形的全数字化能谱仪逐渐成为核仪器发展的趋势，数字化能谱仪目前主要采用梯形滤波成形算法，该滤波成形算法不能很好地解决尾堆积脉冲幅度分析问题和基线漂移后的基线扣除问题。高斯滤波成形算法及基于高斯脉冲的基线扣除算法有待进一步优化，以便满足实时数据处理的需要。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置，旨在解决现有的脉冲幅度分析存在尾堆积脉冲幅度分析和基线漂移后的基线扣除问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置，该基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置包括：高斯滤波成形实时数据处理算法、基线扣除实时数据处理算法、高斯滤波成形数字逻辑单元和基线扣除数字逻辑单元；高斯滤波成形数字逻辑单元包括寄存器、乘法器和加法器，寄存器分两组串联，一组存储h(n)值，其中n＝-M，-M+1，……，M-1，M，另一组存储f(n)值，其中n＝…-2，1，0，1，2，…，即采样数据点序列，实现了高斯滤波成形实时数据处理功能；寄存器有4M+2个，乘法器有2M+1个，加法器有2M个，其中，2M+1个寄存器输入与输出串联，存储系统函数h(n)的值；另外2M+1个寄存器输入与输出串联，存储采样数据点序列f(n)的值；以上存储h(n)的值的寄存器与存储f(n)的值的寄存器两两配对，其一端与一乘法器相连；而乘法器的另外一端与加法器相连，利用这2M个加法器可以把这2M+1个乘积用累加的方式求出；基线扣除数字逻辑单元包括寄存器、乘法器、减法器、比较器和多路选择器，寄存器为一组串联，存储高斯成形后的采样点数据g(n)值，其中n＝…-2，1，0，1，2，…，实现高斯脉冲滤波和基线扣除的实时数据处理功能；寄存器有2N+1个，乘法器有2N+4个，减法器有4N+1个，N为正整数，其中，2N+1个寄存器输入与输出串联，存储高斯成形后的采样点数据gk的值；每一个寄存器都与一个乘法器相连，其把存储gk的寄存器输出乘以常系数ek，2N+1个采样点需要2N+1个乘法器，乘法器与减法器相连，这样2N个减法器可以把这2N+1个乘积累加得到的值；另外寄存器也与减法器相连，这样2N个减法器可以把寄存器中存储gk的值累加得到的值，最后用3个乘法器和1个减法器组合分别完成公式中剩余的乘法和减法运算，实现高斯脉冲基线扣除的实时数据处理功能；以上高斯滤波成形算法推导如下：核辐射探测器前置放大器输出信号表达式为：式(1)中H为指数衰减信号脉冲幅度，τ0为指数衰减信号时间常数，Heaviside(t)如式(2)所示，令冲激响应式(3)中σ2为滤波成形后的高斯函数方差，τ0为指数衰减信号时间常数，s为小波变换尺度，则f(t)与h(t)的卷积为：显然，g(t)为高斯函数，幅度为即把核辐射探测器输出的指数信号f(t)成形为高斯函数g(t)，计算f(t)与h(t)的卷积即可；f(t)离散化记为f(n)，则：h(t)离散化记为h(n)，则：显然，式(4)离散化可表示为：考虑数字计算的精度因素，则(6)式可以近似表达为：式(8)中M为正整数，由式(7)和式(8)可得：在实际计算过程中，(6)式中的σ取值为2，则(8)式中的M取值仅与尺度s和τ0有关；当式(1)中的f(t)存在基线漂移时，高斯脉冲g(t)也随之存在基线漂移，因此式(4)应修正为：其中B为直流偏移量(18)(18)式离散表示为：g(n)＝B+H·en，其中不妨设滤波成形后的采样点系列为gk，k＝……,-2,-1,0,1,2,……，采用最小二乘法拟合(19)式，拟合方差为：对式(20)的B，H求偏导，并令偏导数等于0，得：联立(21)式和(22)式得：式(23)求得的H即为剔除基线的脉冲幅度高度，式(24)即为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置，其特征在于，该基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置包括：高斯滤波成形数字逻辑单元和基线扣除数字逻辑单元；高斯滤波成形数字逻辑单元包括：寄存器、乘法器、加法器，寄存器分两组串联，一组存储h(n)（n=‑M，‑M+1，……，M‑1，M）值，另一组存储f(n)（n=…‑2，1，0，1，2，…）值，即采样数据点序列，实现了高斯滤波成形实时数据处理功能；基线扣除数字逻辑单元包括：寄存器、乘法器、减法器、比较器、多路选择器，寄存器为一组串联，存储高斯成形后的采样点数据g(n)（n=…‑2，1，0，1，2，…）的值，实现高斯脉冲滤波和基线扣除的实时数据处理功能。

【技术特征摘要】
1.一种基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置，其特征在于，该基于高斯滤波成形多道脉冲幅度分析装置包括：高斯滤波成形数字逻辑单元和基线扣除数字逻辑单元；高斯滤波成形数字逻辑单元包括寄存器、乘法器和加法器，寄存器分两组串联，一组存储h(n)值，其中n＝-M，-M+1，……，M-1，M，另一组存储f(n)值，其中n＝…-2，1，0，1，2，…，即采样数据点序列，实现了高斯滤波成形实时数据处理功能；寄存器有4M+2个，乘法器有2M+1个，加法器有2M个，其中，2M+1个寄存器输入与输出串联，存储系统函数h(n)的值；另外2M+1个寄存器输入与输出串联，存储采样数据点序列f(n)的值；以上存储h(n)的值的寄存器与存储f(n)的值的寄存器两两配对，其一端与一乘法器相连；而乘法器的另外一端与加法器相连，利用这2M个加法器可以把这2M+1个乘积用累加的方式求出；基线扣除数字逻辑单元包括寄存器、乘法器、减法器、比较器和多路选择器，寄存器为一组串联，存储高斯成形后的采样点数据g(n)值，其中n＝…-2，1，0，1，2，…，实现高斯脉冲滤波和基线扣除的实时数据处理功能；寄存器有2N+1个，乘法器有2N+4个，减法器有4N+1个，N为正整数，其中，2N+1个寄存器输入与输出串联，存储高斯成形后的采样点数据gk的值；每一个寄存器都与一个乘法器相连，其把存储gk的寄存器输出乘以常系数ek，2N+1个采样点需要2N+1个乘法器，乘法器与减法器相连，这样2N个减法器可以把这2N+1个乘积累加得到的值；另外寄存器也与减法器相连，这样2N个减法器可以把寄存器中存储gk的值累加得到的值，最后用3个乘法器和1个减法器组合分别完成公式中剩余的乘法和减法运算，实现高斯脉冲基线扣除的实时数据处理功能；以上高斯滤波成形算法推导如下：核辐射探测器前置放大器输出信号表达式为：式(1)中H为指数衰减信号脉冲幅度，τ0为指数衰减信号时间常数，Heaviside(t)如式(2)所示，令冲激响应式(3)中σ2为滤波成形后的高斯函数方差，τ0为指数衰减信号时间常数，s为小波变换尺度，则f(t)与h(t)的卷积为：显然，g(t)为高斯函数，幅度为即把核辐射探测器输出的指数信号f(t)成形为高斯函数g(t)，计算f(t)与h(t)的卷积即可；f(t)离散化记为f(n)，则：h(t)离散化记为h(n)，则：

【专利技术属性】
技术研发人员：覃章健，葛良全，吴其反，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51