[发明专利]一种核脉冲信号高速数字分离方法、系统及数字化谱仪

说明书

技术领域

本申请属于数据测量及处理技术领域，涉及一种针对石油测井、地质资源勘查、环境辐射评价和生产品质控制等放射性测量方面的核脉冲信号高速数字分离方法、系统及数字化谱仪。

背景技术

20世纪90年代以来,多道脉冲幅度分析技术朝着数字化方向发展。数字多道脉冲幅度分析技术又分为两个阶段，第一个阶段就是利用DSP等将模拟成形后的核脉冲信号通过高速ADC数字获取，直接在脉冲信号上找到峰值，完成脉冲信号的数字处理；第二个阶段就是利用DSP或FPGA等将核脉冲信号通过高速ADC数字获取，然后进行数字成形，再在成形后的脉冲上找到峰值，完成脉冲信号的数字处理。其中梯形成形（三角成形）就是一种用于数字化核脉冲信号滤波成形的重要方法。它不仅可代替复杂的模拟滤波成形电路,提高系统稳定性,而且还能改善系统灵活性和自适应性,在数字化多道谱仪研究中得到了应用，数字成形多道脉冲幅度分析技术在国外历经十多年发展，目前已初步实现了商品化。

放射性测量仪器中探测器和前置电路输出的脉冲信号是一个基于时间常数的指数衰减信号。如果直接进行多道脉冲幅度分析，则分析仪器的能量分辨率将受到很大的限制，进而降低整个系统的性能指标。因此，在探测器和前置电路输出后通常需要增加脉冲成形电路，将基于时间常数的指数衰减信号进行脉冲成形，再进行多道脉冲幅度分析，以提高分析仪器的综合性能指标。

现有的脉冲成形的方法是基于分立元件设计的模拟成形技术。该方法在工作稳定性、测量一致性、参数通用性和后期维护性等方面存在着诸多缺陷。而采用数字化的脉冲成形技术可以有效的克服上述模拟成形技术的缺陷，并且可以十分灵活的选择成形参数。对于现有的梯形成形算法，虽然可以将重叠的峰值做出有效的分离，但是当取不同的成形参数时，得到的脉冲宽度是不一样的。当脉冲宽度比正常的宽度要宽时，如果采用脉冲宽度甄别的方法，将丢弃掉两个重叠的脉冲，因此必须将原来的方法加以改进，才能达到获取有效重叠脉冲的目标。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种核脉冲信号数字分离方法，该方法能够快速、准确地对重叠的核脉冲信号进行有效的分离。

本申请还提供了一种核脉冲信号数字分离系统以及加载该系统的数字化谱仪。

为达到上述目的，本申请采取的技术方案是：提供一种核脉冲信号高速数字分离方法，其特征在于，实时采集数据，当采集的数字值大于基线时，开始实时采集脉冲幅度数据，并启动脉冲宽度测量；同时采用梯形算法进行实时成形处理，得到连续数字脉冲，连续数字脉冲包括上升沿和下降沿；上升沿对应脉冲幅度上升过程；下降沿对应脉冲幅度下降过程；上述核脉冲信号高速数字分离方法进一步包括以下步骤：

在脉冲幅度下降过程中，若采集的数字值出现连续n个点的增加，说明出现了重叠峰；此时，停止脉冲宽度测量，并对重叠峰进行处理；上述n＞1，且n取整数。

本申请还提供了一种核脉冲信号数字分离系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，实时采集数据，当采集的数字值大于基线时，说明脉冲已启动，开始实时采集脉冲幅度数据；

启动模块，启动脉冲宽度测量；

梯形成形模块，采用梯形算法进行实时成形处理采集的数据，得到连续数字脉冲，连续数字脉冲包括上升沿和下降沿；上升沿对应脉冲幅度上升过程；下降沿对应脉冲幅度下降过程；

上述核脉冲信号高速数字分离系统进一步包括：

判断模块：在脉冲幅度下降过程中，用于判断采集的数字值是否出现连续n个点的增加；若采集的数字值未出现连续n个点的增加，且采集的数字值不大于基线，则说明脉冲已停止；

重叠峰处理模块，若采集的数字值出现连续n个点的增加，说明出现了重叠峰；此时，停止脉冲宽度测量，并对重叠峰进行处理；上述n＞1，且n取整数；

脉冲宽度甄别模块，用于在脉冲停止后，对脉冲作脉冲宽度甄别；若脉冲的脉冲宽度不属于正常峰的脉冲宽度范围，属于干扰并剔除掉所述数字脉冲。

本申请还提供了一种数字化谱仪，具有示波器的功能，其特征在于，包括数字脉冲处理核心；所述数字脉冲处理核心上包括顺次连接的放大器组件、ADC单元、FPGA处理单元和接口单元；所述FPGA处理单元包括权利要求5-8所述的核脉冲信号高速数字分离系统；所述放大器组件与探测器和前置放大器组成的装置连接；所述接口单元与计算机系统连接；所述ADC与FPGA处理单元、接口单元与FPGA处理单元之间实现双向通信；所述放大器组件由一级C-R高通滤波以及两级线性放大部分组成。