导读:本文包含了数字核谱仪论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:数字核谱仪系统,鲁棒H∞滤波,卡尔曼滤波,梯形成形
数字核谱仪论文文献综述
李培培[1]（2017）在《数字核谱仪中核脉冲信号滤波与成形技术研究》一文中研究指出核能谱测量技术作为一种重要的信息获取手段,具有精度高、灵敏度高等优点。数字核谱仪作为核能谱测量的重要工具,性能一直备受本领域研究人员所关注。由于数字核谱仪本身及核脉冲信号自身的特性,数字核谱仪的能量分辨率一直是关于数字核谱仪研究的重点。本文列举了影响数字核谱仪能量分辨率的主要因素,根据这些因素提出了改善数字化引入核脉冲信号时带来的误差的思路。在对比了经典卡尔曼滤波与鲁棒H∞滤波之后,选取鲁棒H∞滤波算法实现了数字化核脉冲信号的滤波及基线恢复处理。在明显提高脉冲基线恢复精度的前提下,规避了经典卡尔曼滤波算法过分依赖前一时刻估计值、在噪声不稳定时处理结果不理想的缺点。在核脉冲信号成形过程中,本文使用Z变换法,并在研究现有算法的基础上提出了改进算法,改善了现有梯形成形算法在误差累计过程中对成形结果造成的影响,使数字核谱仪的能量分辨率得到改善。本文在最后设计并实现了一套数字核谱仪系统,该系统由基本的探测器系统、数字化信号采集系统以及数字化核脉冲信号处理系统组成,能够实现脉冲信号的数据采集及成形、基线处理等功能,对理论得出的最优化数字核信号处理方案的可行性与合理性进行了验证。为核事故发生时,能够使用数字核谱仪测量核事故现场核辐射类型以及能量、时间等信息奠定坚实的基础。(本文来源于《西南科技大学》期刊2017-05-20）
刘洪虎[2]（2015）在《基于高斯滤波成形的数字核谱仪研究》一文中研究指出核能谱测量与分析技术作为一种新型的尖端技术,在物理、化学、地理学、天文、生物等基础学科以及应用学科领域中都发挥着巨大的作用。尤其是在探测和获取信息的过程中,核能谱测量与分析技术因其具有精度高、灵敏度强等特点,已成为探测核信号领域中的重要技术手段。它在信息的测量与获取过程中能检测到其他手段所不能提供的信息。正是因为核测量与分析技术的可靠性、精准性,核谱仪的发展是一直备受关注的。尤其是20世纪90年代中期以来,随着超大集成电路以及数字信号处理技术的发展,数字化已经成为核谱仪研究与发展的重要方向。在核谱仪数字化的过程中,数字脉冲成形技术已经逐渐主流,也是近些年来数字信号处理最为活跃与受重视的研究方向。数字脉冲成形技术不仅可以提高数字核谱仪系统稳定性,还能改善系统灵活性和自适应性。核谱仪系统的稳定性主要是通过信噪比来衡量,而信噪比是通过滤波来提高,实际上在滤波的过程中也就确定了输出信号的形状。所以用于提高信噪比的滤波,也就是信号的成形。在当前的数字脉冲成形技术有叁角形成形、梯形成形、高斯滤波成形,高斯滤波成形是现今应用最广、性能最优的成形技术。以往的叁角形成形和梯形成形都是通过递归、迭代、近似处理等方法来提高运算速度的,这样会降低计算的精准度,而且也无法做到绝对实时处理,而高斯滤波成形则可以通过并行处理的思路改进算法,设计一种有限长冲激响应数字滤波器,通过求卷积可以把指数衰减信号成形为高斯脉冲信号。然后通过算法改进适应并行计算需要,采用多乘法器和多加法器协同工作来提高处理速度。对高斯脉冲成形算法进行了便于并行化处理的改进,再利用现场可编程逻辑器件FPGA设计了多乘法器和多加法器协同工作的算术逻辑运算单元,实现了一个时钟周期内就可完成一个采样点的卷积滤波运算,保证了高斯脉冲成形处理绝对实时。而且高斯滤波成形的脉冲信号在提高信号信噪比、减少弹道亏损、基线漂移等方面都有很好的表现。但它在目前的数字核谱仪系统中并没有充分发挥出其优势,国内外也没有看到相关的文献对其有所综述。所以在现今的数字化领域中,高斯滤波成形技术的应用研究空间还很大。鉴于此,设计合适的冲激响应与指数衰减信号求卷积,可以把指数衰减信号成形为高斯脉冲,且成形后的高斯脉冲幅度与指数衰减信号幅度成正比,通过这种方式就可以迭代出高斯滤波成形算法计算公式,从而实现它在数字化领域的进一步发展。本文瞄准当前核谱仪数字化的迫切需求,从信号探测、信号放大、高速数据采集、高斯滤波、实时处理技术以及可编程逻辑器件原理图法设计等相关技术出发,并利用FPGA硬件平台完成终端测试,最终在此基础上完成了基于高斯滤波成形的数字核谱仪系统的设计。最后,论文通过对设计出的数字核谱仪系统进行了实际的信噪比、线性度、能量分辨率、稳谱性能及长期稳定性等重要参数测量与验证。并且在成形时间加长的情况下测试了信噪比对成形滤波的影响,同时还进一步对基线扣除的影响因素及处理方法作了分析。通过这一系列的研究得出结论：在数字核谱仪的基础上,高斯滤波成形是可行的。(本文来源于《成都理工大学》期刊2015-05-01）
宋雨菲,曾国强,魏世龙[3]（2015）在《基于FPGA的数字核谱仪中高速数字采集技术研究》一文中研究指出数字核谱仪的高速实时数据采集能够对数字核谱仪中关键算法的调试起到关键作用。本设计以ALTERA公司的EP2C8T144C6现场可编程门阵列与高速USB数据采集芯片FT2232H为核心,设计并制作了USB高速数据采集系统,可以实现USB接口高速数据传输。核谱仪采集到的信号送入到FPGA中,经过内部FIFO存储器的缓存及算法处理,最后通过USB控制器将信号传输到计算机中,存储并显示出来。设计实现了28MByte/s以上的数据传输率,具有数据传输速度快,准确性高的特点,为进一步实现数字核谱仪高速信号采集奠定了基础。(本文来源于《核电子学与探测技术》期刊2015年04期）
张怀强,汤彬,吴和喜[4]（2013）在《数字核谱仪系统中脉冲幅度提取方法研究》一文中研究指出数字核谱仪系统中脉冲幅度提取的准确性与实时性直接影响到系统的能量分辨率与脉冲通过率。本文对高速ADC采样后的数字核信号脉冲幅度提取方法进行研究,将幅度提取方法按直接比较法、曲线拟合法与滤波成形法的工作原理展开讨论。采用上述叁种方法对实际采样的数字核信号进行脉冲幅度提取,在40 MHz的采样频率下,分别采用曲线拟合法与滤波成形法对脉冲幅度进行提取,得到各自的能谱。通过理论分析,实验比较与测试,综合能量分辨率与脉冲计数率的性能,得到最佳的脉冲幅度提取方法为滤波成形法。(本文来源于《核技术》期刊2013年05期）
张怀强,吴和喜,汤彬,张雄杰[5]（2012）在《数字核谱仪系统中脉冲堆积识别方法的研究》一文中研究指出数字核谱仪系统中的脉冲堆积直接影响到信号幅度的有效提取,进而影响到核谱仪的能量分辨率。为了减小脉冲堆积对核谱仪能量分辨率的影响,引入时间比较脉冲堆积识别方法,对识别到的堆积脉冲直接丢弃处理,将降低数字信号处理时间,同时可减小脉冲堆积对能量分辨率的影响,对计数率的影响可以通过简单的校正方法来实现计数率的补偿。采用上述方法对实际的核脉冲堆积信号进行了处理,然后对其进行了计数率校正,在实际应用中取得了良好的效果。(本文来源于《东华理工大学学报(自然科学版)》期刊2012年03期）
张怀强[6]（2011）在《数字核谱仪系统中关键技术的研究》一文中研究指出核能谱是核物理研究、射线探测和核技术应用领域中获取的重要信息,核能谱测量技术的改进一直是重要的热点问题。其中多道脉冲幅度分析技术是核谱仪的核心技术。随着ADC和数字信号处理技术的迅猛发展,以高速、高分辨率的ADC对输入核信号进行采集,应用高速数字信号处理器(DSP,FPGA,CPLD等)对脉冲幅度进行有效分析和提取为特点的数字核谱仪的实现已经成为现实,核信号采集与处理的数字化是核谱仪发展与应用的主流方向。尽管国内外的相关科研机构对数字核谱仪系统中的关键技术进行了研究,国外的数字核谱仪已经商业化,但国内仍处于研究与应用的初级阶段,对波形数字化、数字滤波成形、数字基线恢复、数字堆积识别、计数率校正以及脉冲幅度的数字提取等关键技术缺少深入的研究,也没有搭建一套有效的数字核谱仪系统中关键技术测试平台。针对上述技术问题,论文主要对数字核谱仪系统中以下几个关键技术问题进行了研究:(1)调研国内外数字核谱仪系统的组成,分析了影响数字核谱仪性能指标的主要因素,对核脉冲信号波形的数字化过程进行研究,并对数字核谱仪系统中ADC芯片的选型需要考虑的主要因素进行分析。(2)分析与比较了数字核谱仪系统中幅度提取的叁种方法:直接比较法、曲线拟合法与滤波成形法,并对适合于数字核谱仪系统的幅度提取方法展开研究,采用合成成形法对数字核信号进行成形处理。(3)对核脉冲信号基线漂移的原因以及基线漂移对幅度提取的影响进行了分析,同时比较与研究了数字核谱仪系统中基线恢复的叁种方法:零面积滤波法、分段滤波法与插值逼近法,并对数字核谱仪系统中简单、快速、有效的基线最优化估计方法展开研究,提出的插值逼近法可从理论上实现基线的最优化估计。(4)对数字核谱仪系统中脉冲堆积的原因、识别方法以及脉冲堆积对幅度提取的影响进行分析与研究,通过比较脉冲间隔时间与成形参数大小关系,对脉冲的堆积识别进行了深入的研究。(5)对数字核谱仪系统中最优化成形方案与最佳成形参数进行研究,并从梯形成形、叁角成形以及高斯成形方案对系统的弹道亏损补偿、噪声抑制以及幅度提取等性能的影响出发,对成形方案与成形参数的选择进行了深入的分析。(6)对测试平台中的关键技术进行研究,特别对滤波成形、基线恢复、堆积识别、计数率校正、幅度提取等功能模块的设计与实现展开了深入的分析与研究。通过对数字核谱仪系统中的关键技术的研究,得出如下创新性研究成果:(1)通过对数字核谱仪系统中几种幅度提取方法的比较与分析,提出了基于滤波成形法的合成成形方法对数字核信号进行成形处理,该方法可以实现任何噪声下的数字滤波成形,而且只需通过简单地改变成形参数,即可实现不同形状的成形输出。(2)通过对数字核谱仪系统中几种基线恢复方法的比较与分析,提出的插值逼近基线恢复法,可从理论上实现基线的最优化估计。(3)搭建了一套数字核谱仪系统中关键技术测试平台。该平台具有USB通讯功能,可实现数字核信号的高速传输,同时该平台具有滤波成形、基线恢复、堆积识别、计数率校正以及幅度提取等功能,对理论得出的最优化数字核信号处理方案与最佳成形参数的可行性与合理性进行验证。通过测试,对同一批数据,当设定不同的梯形成形时间(18μs到50μs)时,能量分辨率从210eV提升到165eV(55Fe),而脉冲计数率从8102下降到7623。同时测试平台可采用不同的数字核信号处理方法来搭建一个多套算法的数字核信号处理系统。(4)研制了一套基于Si-PIN探测器的数字核谱仪系统,该系统采用FPGA与DSP相结合的方案来实现数字滤波成形、数字基线恢复、数字堆积识别、幅度提取以及计数率校正等关键技术,在实际实验中取得了良好的效果。(本文来源于《成都理工大学》期刊2011-04-01）
覃章健[7]（2008）在《基于FPGA的便携式数字核谱仪研制》一文中研究指出核信息的获取与处理在许多基础科学研究和应用科学研究中都有重要的意义。多道脉冲幅度分析是核辐射能谱测量的一种基本方法,核谱仪是用于获取和处理多道脉冲幅度的基本设备。受ADC和数字信号处理器的发展制约,基于多道脉冲幅度分析的传统核谱仪大多是以对模拟脉冲信号峰值进行采样保持并作AD转换为特点的模拟核谱仪。随着高速高分辨率ADC和数字信号处理技术的迅猛发展,使以直接采集前置放大器输出脉冲波形、由数字信号处理进行多道脉冲幅度提取和分析为特点的全数字化核谱仪的实现成为可能。本文采用超高宽带集成运算放大器、125Msps的高速ADC和集逻辑控制与数据处理于一体的高速FPGA,完成了新一代全数字化的便携式核谱仪的研制。数字核谱仪对模拟放大电路的带宽和ADC的采样率要求较高,然而高带宽、高采样率要求往往以降低数据采集系统的信噪比为代价。因此,在噪声背景相对较高的情况下如何较精准地提取各数字脉冲幅度是本研究首先要解决的问题,否则,数字核谱仪因精确度和准确度还赶不上模拟核谱仪而失去研制的价值。本文采取曲线拟合算法来解决高噪声背景下的数字脉冲幅度提取问题。针对不同类型核辐射探测器,研究其相应的输出波形特征,采用快速曲线拟合算法提取其输出脉冲的幅度。实验表明,在信噪比为31.4dB左右的噪声背景下仿真半导体探测器的输出脉冲的后沿,采用曲线拟合算法提取其脉冲幅度,其结果与直接以该脉冲采样点中的最大值作为其幅度相比较,曲线拟合算法提取脉冲幅度的测量准确度和精确度分别改善了1个数量级。本文研制的数字核谱仪的信噪比达到了45.3dB左右,在该噪声背景下仿真计算的结果相较于信噪比为31.4dB左右的噪声背景下仿真计算的结果,其测量的准确度和精确度又改善了1个数量级。高信噪比数字化、实时甄别并存储核辐射探测器输出的随机脉冲信号是本文研究又一重点内容。通过附加相位补偿电路,本文设计出低噪声超宽带的信号放大电路,同时采用采样率高达125Msps的14位ADC实现了高信噪比的高速数据采集系统,为高保真数字化核辐射探测器输出的随机脉冲信号提供了保证。此外,本文通过巧妙地逻辑设计,实现了数字化的核辐射探测器输出的随机脉冲信号的实时甄别与存储。最后,论文通过实验详细测试了数字核谱仪的信噪比、精确度、能量分辨率等重要指标参数。实验结果表明,数字核谱仪测得的能谱与模拟核谱仪测得的能谱的能量刻度一致,数字核谱仪的能量分辨率要优于模拟核谱仪。论文的主要创新点主要表现在叁个方面:1.基于FPGA集逻辑控制、数据处理、数据存储于一体的数字核谱仪设计方案,较传统的CPLD+RAM(或FIFO)+DSP实现逻辑控制和数据存储与处理功能的设计方案,减少了印制板走线数量,缩小了印制板面积,并且降低了功耗,更好地达到便携式要求。另外,通过巧妙地逻辑设计,在FPGA中实现了无处理器介入下的数字随机脉冲实时甄别与存储,突破了模拟核谱仪中因采样保持而产生脉冲处理死时间的局限。2.根据不同类型核辐射探测器输出的脉冲信号特征曲线,采用相应曲线拟合算法提取脉冲幅度,既能保证脉冲幅度提取的准确性和精确性,又简单易行且少占CPU处理时间以保证实时处理要求。3.本文研究了有关算法,对数字化后的核辐射探测器输出脉冲进行了弹道亏损补偿,突破了模拟核谱仪系统难以实现弹道亏损补偿的局限。这是数字核谱仪研制的又一创新点。(本文来源于《成都理工大学》期刊2008-05-01）
张软玉,陈世国,王鹏,陈文耀,李泰华[8]（2003）在《数字核谱仪中条件线路的一种最佳实现方法》一文中研究指出根据数字化核谱仪中前端条件线路的要求,设计了改进型Butterworth滤波器线路。与传统的叁重实极点滤波线路相比,新设计的件线路具有更优越的性能。(本文来源于《核电子学与探测技术》期刊2003年06期）
数字核谱仪论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
核能谱测量与分析技术作为一种新型的尖端技术,在物理、化学、地理学、天文、生物等基础学科以及应用学科领域中都发挥着巨大的作用。尤其是在探测和获取信息的过程中,核能谱测量与分析技术因其具有精度高、灵敏度强等特点,已成为探测核信号领域中的重要技术手段。它在信息的测量与获取过程中能检测到其他手段所不能提供的信息。正是因为核测量与分析技术的可靠性、精准性,核谱仪的发展是一直备受关注的。尤其是20世纪90年代中期以来,随着超大集成电路以及数字信号处理技术的发展,数字化已经成为核谱仪研究与发展的重要方向。在核谱仪数字化的过程中,数字脉冲成形技术已经逐渐主流,也是近些年来数字信号处理最为活跃与受重视的研究方向。数字脉冲成形技术不仅可以提高数字核谱仪系统稳定性,还能改善系统灵活性和自适应性。核谱仪系统的稳定性主要是通过信噪比来衡量,而信噪比是通过滤波来提高,实际上在滤波的过程中也就确定了输出信号的形状。所以用于提高信噪比的滤波,也就是信号的成形。在当前的数字脉冲成形技术有叁角形成形、梯形成形、高斯滤波成形,高斯滤波成形是现今应用最广、性能最优的成形技术。以往的叁角形成形和梯形成形都是通过递归、迭代、近似处理等方法来提高运算速度的,这样会降低计算的精准度,而且也无法做到绝对实时处理,而高斯滤波成形则可以通过并行处理的思路改进算法,设计一种有限长冲激响应数字滤波器,通过求卷积可以把指数衰减信号成形为高斯脉冲信号。然后通过算法改进适应并行计算需要,采用多乘法器和多加法器协同工作来提高处理速度。对高斯脉冲成形算法进行了便于并行化处理的改进,再利用现场可编程逻辑器件FPGA设计了多乘法器和多加法器协同工作的算术逻辑运算单元,实现了一个时钟周期内就可完成一个采样点的卷积滤波运算,保证了高斯脉冲成形处理绝对实时。而且高斯滤波成形的脉冲信号在提高信号信噪比、减少弹道亏损、基线漂移等方面都有很好的表现。但它在目前的数字核谱仪系统中并没有充分发挥出其优势,国内外也没有看到相关的文献对其有所综述。所以在现今的数字化领域中,高斯滤波成形技术的应用研究空间还很大。鉴于此,设计合适的冲激响应与指数衰减信号求卷积,可以把指数衰减信号成形为高斯脉冲,且成形后的高斯脉冲幅度与指数衰减信号幅度成正比,通过这种方式就可以迭代出高斯滤波成形算法计算公式,从而实现它在数字化领域的进一步发展。本文瞄准当前核谱仪数字化的迫切需求,从信号探测、信号放大、高速数据采集、高斯滤波、实时处理技术以及可编程逻辑器件原理图法设计等相关技术出发,并利用FPGA硬件平台完成终端测试,最终在此基础上完成了基于高斯滤波成形的数字核谱仪系统的设计。最后,论文通过对设计出的数字核谱仪系统进行了实际的信噪比、线性度、能量分辨率、稳谱性能及长期稳定性等重要参数测量与验证。并且在成形时间加长的情况下测试了信噪比对成形滤波的影响,同时还进一步对基线扣除的影响因素及处理方法作了分析。通过这一系列的研究得出结论：在数字核谱仪的基础上,高斯滤波成形是可行的。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
数字核谱仪论文参考文献
[1].李培培.数字核谱仪中核脉冲信号滤波与成形技术研究[D].西南科技大学.2017
[2].刘洪虎.基于高斯滤波成形的数字核谱仪研究[D].成都理工大学.2015
[3].宋雨菲,曾国强,魏世龙.基于FPGA的数字核谱仪中高速数字采集技术研究[J].核电子学与探测技术.2015
[4].张怀强,汤彬,吴和喜.数字核谱仪系统中脉冲幅度提取方法研究[J].核技术.2013
[5].张怀强,吴和喜,汤彬,张雄杰.数字核谱仪系统中脉冲堆积识别方法的研究[J].东华理工大学学报(自然科学版).2012
[6].张怀强.数字核谱仪系统中关键技术的研究[D].成都理工大学.2011
[7].覃章健.基于FPGA的便携式数字核谱仪研制[D].成都理工大学.2008
[8].张软玉,陈世国,王鹏,陈文耀,李泰华.数字核谱仪中条件线路的一种最佳实现方法[J].核电子学与探测技术.2003