[发明专利]一种复杂环境下的核脉冲信号与噪声信号甄别方法

说明书

本发明公开了一种复杂环境下的核脉冲信号与噪声信号甄别方法，涉及核辐射探测领域，包括：首先将采集的原始信号，进行FIR低通滤波；然后对滤波之后的信号进行时频分解，将信号从一维的时间序列，映射到二维的频域空间；再在二维的频域空间内提取出信号特征；然后将信号特征输入至训练好的核脉冲信号与噪声分离模型，并将输出，通过逆变换，并结合信号特征所对应信号的相位，获得核脉冲信号和噪声信号；进而将获得的核脉冲信号进行预处理；最后提取出预处理后的核脉冲信号的幅值，并以此生成能谱；本发明，采用基于机器学习的方法可以有效的区分核脉冲和噪声信号，从而减少对噪声信号的采集。

技术领域

本发明涉及核辐射探测领域，具体涉及一种复杂环境下的核脉冲信号与噪声信号甄别方法。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

在核辐射脉冲测量技术中，有用的脉冲信号总是叠加在一个不稳定的基线电压上，导致脉冲幅度偏离实际值，影响能谱测量；这类电压称为脉冲信号的基线，把脉冲幅值偏离实际值的现象称为脉冲信号的基线漂移；而在测量过程中，环境噪声、探测器的漏电流、电子元器件的温漂和电源的纹波等会导致核辐射探测器的基线漂移。

现有的模拟系统中通常使用基线恢复器来估计基线大小并加以扣除，这样会增加电路的复杂性；并且由于受到不确定因素的影响，又引入了新的能量分辨率损失；数字化多道系统中的基线估计方法可针对输入信号特点进行优化，但是仍然是采用固定阈值比较的方式来区分是否为有效脉冲；当信号幅值超过了某一固定阈值这判定为有效的核脉冲信号，反之则判定其为噪声信号；在这种情况下，由于基线的漂移，采集的噪声增加会导致探测器的能量分辨率变差。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前核辐射脉冲测量中，由于基线的漂移，采集的噪声增加会导致探测器的能量分辨率变差的问题，提供了一种复杂环境下的核脉冲信号与噪声信号甄别方法，解决了噪声和核脉冲信号的甄别、核辐射探测器在长时间测量过程中，噪声基线漂移造成固定阈值的情况下采集的噪声增加、能谱分辨率变差的问题等问题，同时实现γ能谱的在线测量。

本发明的技术方案如下：

一种复杂环境下的核脉冲信号与噪声信号甄别方法，包括：

步骤S1：将采集的原始信号，进行FIR低通滤波；

步骤S2：对滤波之后的信号进行时频分解，将信号从一维的时间序列，映射到二维的频域空间；

步骤S3：在二维的频域空间内提取出信号特征；

步骤S4：将信号特征输入至训练好的核脉冲信号与噪声分离模型，并将核脉冲信号与噪声分离模型的输出，通过逆变换，并结合信号特征所对应信号的相位，获得核脉冲信号和噪声信号；

步骤S5：将获得的核脉冲信号进行预处理；

步骤S6：提取出预处理后的核脉冲信号的幅值，并以此生成能谱。

进一步地，所述步骤S1，包括：

利用ADC采集得到原始信号，所述原始信号包括：核脉冲信号、噪声信号以及二者的混合信号；

对原始信号进行FIR低通滤波，滤波公式如下：

其中：为第n个时刻的输入信号，为第n-k个时刻的输入信号，为FIR滤波系数，为经过滤波后的信号，N表示FIR滤波器的抽头数，为滤波器阶数，k为正整数，并且k，n为正整数，表示为某一个时刻。

进一步地，所述步骤S2，包括：

设是一个实对称窗函数，是一维时域信号在第时间帧、第个频段的短时傅里叶变换系数，则：