[发明专利]一种核脉冲信号处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种核脉冲信号处理方法及系统，首先探测器将射线转换为信号后经过模拟放大；将放大后的信号转换成数字信号；将数字信号输入FPGA中经过R‑C逆变换消除信号上升沿，然后经过C‑R逆变换得到原始信号，将原始信号进行积分、抽样后形成梯形模型以实时产生梯形脉冲信号。本发明采用C‑R逆系统、R‑C逆系统重新构建了适合于FPGA运算的数字梯形成形递推公式，未引入浮点运算，计算速度更快。并且通过R‑C逆系统生成了只有2‑4个采样点的高信噪比的快信号处理递推公式。因此极大的提高了测量系统的脉冲通过率。与直接采用快成形相比，需要的采样点更少，并且对于微弱信号的分辨能力更强。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及核信号处理，尤其是一种核脉冲信号处理方法及系统。

背景技术

核信号的数字化处理发展得非常迅速，其中FPGA的应用起到了非常重要的作用。高速AD采样后的数据处理速度必须与高速AD同步，所以研究适合FPGA高速计算的算法显得尤为重要。例如，基线恢复(参见由曾国强、杨健、胡天宇等发表的基于对称零面积梯形的基线恢复技术。物理研究中的核仪器和方法，2017858:57-61)、重叠脉冲分离(参见由周建斌，刘毅，洪旭，等发表的X射线光谱中堆积脉冲识别的梯形脉冲整形。中国物理C，2015，39(6)：110-115)、脉冲甄别(参见唐林，喻杰，周建斌，等人发表的一种消除假峰以获得精确X射线谱的新方法。应用辐射和同位素，2018135:171-176)等都采用FPGA进行处理。

Valentin T.Jordanov和曾国强等人采用反卷积的方法研究数字脉冲处理，取得了很多成果。在此基础上我们引入了正系统与逆系统的分析方法。在信号处理时，常用的方法是根据已有的系统去推导输出结果。然而有时候我们需要通过输出信号来判断探测器采集到的信号，这时就需要对信号进行逆系统数字分析，但是在电路系统中信号本身是不可逆的。已知系统与V_in,求解V_out的过程我们定义为正系统，已知系统与V_out，求解V_in的过程我们定义为逆系统。在正系统的研究方面我们已经取得一些进展。已知V_in与V_out，求解系统的过程称为反演，主要在地震、地质结构、核图像处理中应用。

目前申请人已经研究了RC逆系统用于信号上升沿的修复(参见专利申请号为201910370049.9)。但是发明人在后续的实际研发过程中发现通常探测器将射线转换为信号后会经过模拟放大，然后再转变为数字信号进入FPGA中进行处理。经过模拟电路后输出的信号不是标准的负指数信号，而是带有上升沿的负指数信号。这样直接对该信号进行成谱处理时，在FPGA中会出现差分和除以不为2ⁿ的数的情况，这就会增大输出误差，并且降低FPGA的处理速度。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术存在之不足，我们在研究RC逆系统用于信号上升沿的修复技术的基础上对其进行进一步的研究，得到了一种核脉冲信号处理方法及系统。该方式具有更简洁的可在FPGA中快速实现的数字梯形成形公式并且得到了信噪比更高的快信号处理方式。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：

一种核脉冲信号处理方法,其特征在于，包括以下操作：

探测器将射线转换为信号后经过模拟放大；

将放大后的信号转换成数字信号；

将数字信号输入FPGA中经过R-C逆变换消除信号上升沿，然后经过C-R逆变换得到原始信号，将原始信号进行积分、抽样后形成梯形模型以实时产生梯形脉冲信号。

本发明中进一步地优选实施方式是，所述R-C逆变换的具体过程如下:

采用R-C变换得到，取足够小的时间间隔，则可以将Vin数字化为X(n)，Vout数字化为Y(n)，dt＝50ns，则可以把上述公式转化成，n＝0、1、2…；然后将其通过R-C逆变换，得到；