[其他]统计均匀分布时间幅度二维随机脉冲幅度谱产生器

说明书

本发明属于一种测量核电子学多道分析器性能指标的仪器。

在核辐射测量领域，时间幅度二维随机脉冲在电路或仪器系统中引起的脉冲基线漂移和统计涨落，是造成脉冲幅度分析误差的重要原因。在能谱分析中，将使峰漂移，峰分辨变差。基线漂移量Δu与随机脉冲平均幅度E、平均脉冲率γ成正比，与脉冲宽度τu和电路特性有关。因此，多道分析器最大可测脉冲率γmax如同它的积分线性和微分线性一样，是三大技术指标之一。由于这一技术指标在测量上的复杂性，至今在技术上还没有解决。目前国际电工委员会（IEC）推荐用“⁶⁰Co源、探测器和放大器”系统给出的随机脉冲和稳定幅度脉冲产生器给出的稳定幅度脉冲混合而成的信号源来测量（参阅IntemationalElectrotechnicalCommissionIECStandardsNO：659FirstEdition（1970）“TestMethodsForMultichannelAmplitudeAnalyzers”）。其主要是不能给出测量用的随机脉冲平均幅度值E和宽度τu，故只能定性而不能精确定量测量。此外系统价格贵，使用不方便。

本发明的目的在于通过采用电子学方法，产生一种统计均匀分布的时间幅度二维随机脉冲幅度谱。特别是满足时间为随机分布，幅度为统计均匀分布的脉冲幅度谱，并在脉冲幅度谱外侧设置一高分辨率的幅度稳定的脉冲，被用作测量参考脉冲（称参考峰脉冲），用以代替上述方法中⁶⁰Co的γ射线谱和产生器的稳定幅度脉冲混合的测量信号源。这不仅具有上述信号源的随机特性，并且能精确给出随机脉冲平均幅度值E和宽度τu，从而能精确测定在E和τu条件下，在Δu误差范围内多道谱仪系统的最大可测脉冲率。

本发明主要采用伪随机数字发生器原理和滑尺平均（或称道宽均匀）技术，对伪随机数字作平滑处理，并借助干数字-模拟变换器（DAC）将其变换为幅度，从而解决了上述问题。

利用伪机数发生器通过DAC来产生均匀脉冲，德纳特（Denert）等人曾在1971年对此作过理论分析。但没有实验证明（参阅Nucl.Instr，andMethods91（1971）327），德纳特（Denert）分析用n位伪随机数和Z位计数器的数相加再用DAC转换为幅度。对于幅度均匀性（微分线性）的改善，作者建议用“超前”或“滞后”网络来解决，并且只有当n＝z时才能得到均匀幅度脉冲，当z＜n时，幅度分布中间出现一个缝隙，而在两边带有2^（n-2）-2条向上的分离线，线分辨率较差，受“超前”或“滞后”网络的影响。所以德纳特（Denert）的方法不适合本发明的要求。

本发明包括以下几个内容：

1.用时间随机脉冲触发基于线性反馈移位寄存器原理的n位伪随机数字发生器和用Z（＜n）位计数器为基础的滑尺平均器结合，经DAC变换，得到时间随机分布、幅度为统计均匀分布的脉冲幅度谱;

2.利用分时逻辑使m（＞n）位固定数字分时在同一DAC（加上一附加电流值）中变换为幅度（＞上述均匀幅度谱最大脉冲幅度），再用高稳定电压对其限幅的方法在上述均匀幅度谱外末端外侧约为谱宽的5%处设置高分辨率参考峰;

3.用滑尺平均器解决上述均匀幅度谱中DAC带来的微分非线性;

4.作为一种方法，利用上述均匀幅度谱作为多道分析器最大有效脉冲率的绝对测量，包括脉冲率改变时道址的绝对漂移和幅度分辨率的变化的绝对测量;

5.参考峰除用内部固定数字产生外，还可用微型计算机通过接口提供各种数字值来产生。因此，产生的参考峰可放置到均匀脉冲幅度谱的任意位置。

本发明具有以下独特优点：

1.产生时间为随机分布，幅度为统计均匀分布的脉冲幅度谱不仅具有“⁶⁰Co源、探测器、放大器”系统信号源的随机特性，并能精确给出后者所无法给出的随机脉冲平均幅度值E（E＝1/2·Emax，Emax为均匀幅度脉冲最大幅度值）和宽度τu，从而能精确测定在信号平均幅度E和宽度τu条件下多道分析器的道址漂移和幅度分辨率;

2.借助于滑尺平均技术，对14位伪随机数字作平滑处理，仅用6位滑尺计数器就能得到微分线性好于2%的幅度分布均匀度;

3.用固定数字和分时逻辑在同一DAC中产生参考峰脉冲，保证了参考峰不受谱随机脉冲干扰和高分辨率，谱脉冲率从0改变到1.5×10⁵cps以上，峰位置不偏移，分辨率不变坏;