[发明专利]基于IIR滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射性测量中数字核脉冲信号的高斯成形，尤其涉及一种基于无限冲激响应（IIR）滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法。

背景技术

核能谱测量技术作为一种对物质成分进行分析的重要方法，由于准确、灵敏、无损等特点，在众多领域中得到广泛应用。在传统的核能谱测量仪器中，为了提高信噪比以及满足后级电路对信号波形的需要，常用模拟Sallen-Key滤波器将模拟核脉冲信号滤波成形为准高斯波形。由于数字滤波成形可避免模拟滤波器固有的温度漂移、噪声、电压漂移等问题，数字滤波成形技术的研究引起了科研工作者的密切关注。基于IIR滤波器实现对数字核脉冲信号的滤波成形处理，在滤除噪声的同时，可用较低的阶数将数字核脉冲信号滤波成形为准高斯信号。

发明内容

本发明的目的在于公开一种基于IIR滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法，该方法克服了核脉冲信号模拟高斯成形的不足，在滤除噪声的同时，用较低的阶数将数字核脉冲信号滤波成形为准高斯信号，解决了核脉冲的数字高斯成形需求。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体包括以下步骤：

根据模拟高斯成形系统的电路，得到系统电路输入信号与输出信号的微分方程，将微分方程在时域中进行求解，获得模拟高斯成形系统的单位冲激响应，对单位冲激响应进行傅里叶变换，得到模拟高斯成形系统的频率响应；

根据模拟高斯成形系统的频率响应的幅度谱，确定IIR数字滤波器的设计指标，即IIR数字滤波器的通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减；

确定所需滤波器的类型（巴特沃斯滤波器、切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器、椭圆滤波器）；

根据选择的滤波器的类型以及设计指标，在MATLAB中计算出对应的IIR数字滤波器的系统函数的系数，得到IIR数字滤波器的系统函数；

用IIR数字滤波器对数字核脉冲信号进行处理，实现数字核脉冲信号高斯成形。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

有效克服模拟高斯成形系统的不足，用较低的阶数实现对数字核脉冲信号的滤波成形，成形后的波形具有较好的准高斯特性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是基于IIR滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法流程图；

图2是模拟高斯成形系统的电路原理图；

图3是模拟高斯成形系统频率响应的幅度谱；

图4是实测核脉冲信号滤波成形后的波形图。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出本发明的多个结构方式和制作方法。因此以下具体实施方式以及附图仅是本发明的技术方案的具体说明，而不应当视为本发明的全部或者视为本发明技术方案的限定或限制。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，为基于IIR滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法，该方法包括以下步骤：

步骤10 根据模拟高斯成形系统的电路，得到系统电路输入信号与输出信号的微分方程，在时域中推导出模拟高斯成形系统的冲激响应，在对其进行傅里叶变换，得到模拟高斯成形系统的频率响应，即模拟Sallen-Key滤波器的频率响应，包括如下步骤A1-C1：

A1 根据模拟Sallen-Key滤波器的电路原理图（如图2所示），列出图中输入信号f(t)与输出信号y(t)之间的数学关系为:

                (1) 

     B1 根据（1）式列出特征方程为： 

   (2)

解特征方程，得到特征根为：

    (3)

则模拟高斯成形系统的单位冲激响应为：

   (4)

C1 对（4）式进行傅里叶变换，得到模拟高斯成形系统的频率响应H(Ω)为：

      (5)。