一种核脉冲信号的产生方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号产生技术领域，尤其涉及一种核脉冲信号的产生方法及装置。
【背景技术】
[0002] 自从1896年贝克勒尔发现铀的天然放射性，人类就开始了对原子核科学技术研 究，核技术及应用在过去1〇〇多年里得到了飞速发展，特别是近几十年，核技术应用领域不 断地被扩展，已用于物理学、医学和生命科学、环境科学、能源、工业、农业和社会安全等各 个领域。
[0003]粒子加速器、核探测与核电子学、射线和粒子束技术、放射性核素技术等，通常统 称为核技术。
[0004] 由于核应用需要放射源，而放射源存在辐射，如防护措施不当或违反操作规程，就 会对人体造成伤害。为了减少辐射对人体的伤害，在许多非必要使用放射源的场合，如核仪 器研制，核探测系统标定和维护，核实验仿真，以及核科学人才的培养过程中，人们通常采 用核脉冲信号源来代替放射源进行实验。
[0005] 但是，现有技术中的核脉冲信号源产生的核脉冲信号存在以下问题：
[0006] 只能输出脉冲形状，无法仿真放射源的物理特征，如能量分布信息，粒子种类信 息，探测器的响应信息等。另外，只能给出幅度一致的脉冲信号，无法给出幅度上具有随机 性的脉冲信号，只能输出周期性脉冲信号，无法给出时间上具有随机性的脉冲信号。
[0007]总之，现有技术中的核脉冲信号源输出的核脉冲信号无法真实地反映放射源输出 的核脉冲信号的物理特征，难以满足核技术研究的需求。
[0008] 因此，本领域技术人员需要提供一种核脉冲信号的产生方法及装置，能够真实地 反映放射源输出的核脉冲信号的物理特征，满足核技术研究的需求。
【发明内容】
[0009] 为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种核脉冲信号的产生方法及 装置，能够真实地反映放射源输出的核脉冲信号的物理特征，满足核技术研究的需求。
[0010] 本实施例提供一种核脉冲信号的产生方法，包括以下步骤：
[0011] 获得核脉冲信号幅度随机分布函数；
[0012] 获得单个核脉冲信号的波形函数；
[0013] 获得核脉冲信号时间间隔随机分布函数；
[0014] 根据所述核脉冲信号幅度随机分布函数、单个核脉冲信号的波形函数以及核脉冲 信号时间间隔随机分布函数产生数字核脉冲信号；
[0015] 将所述数字核脉冲信号转换为模拟核脉冲信号进行输出。
[0016] 优选地，所述获得核脉冲信号幅度随机分布函数，具体为：
[0017] 根据真实核脉冲信号的多道幅度能谱获得核脉冲信号幅度随机分布函数；
[0018] 根据真实核脉冲信号的多道幅度能谱获得核脉冲信号幅度随机分布函数，具体 为：
[0019] 根据预设节点对所述多道幅度能谱进行分段，得到分段数据；
[0020] 对每段所述分段数据分别进行拟合，获得各段所述分段数据对应的拟合函数；
[0021] 对所述拟合函数的横坐标进行归一化，然后计算获得所述拟合函数的积分函数； [0022]对所述拟合函数的积分函数进行归一化，获得所述核脉冲信号幅度随机分布函 数。
[0023]优选地，对每段所述分段数据分别进行拟合，获得各段所述分段数据对应的拟合 函数，具体为：
[0024]利用指数拟合、高斯拟合和多项式拟合分别对每段所述分段数据进行拟合，获得 每段所述分段数据对应的三种拟合函数；
[0025]分别计算所述三种拟合函数的拟合方差；
[0026] 选取最小的拟合方差对应的拟合函数作为该段分段数据的拟合函数。
[0027] 优选地，对所述拟合函数的横坐标进行归一化，之前还包括：
[0028] 对分段的拟合函数在节点处形成的断点进行平滑处理，以使各段拟合函数形成一 个完整的平滑的拟合函数。
[0029] 优选地，获得核脉冲信号时间间隔随机分布函数，具体为:根据所述真实核脉冲信 号在时间上出现的概率服从泊松分布获得核脉冲信号时间间隔随机分布函数，
[0030] 按照泊松分布，在时间A T内出现n个核脉冲信号的概率为：
[0032] 其中，^为所述核脉冲信号的平均计数率；
[0033] 所述核脉冲信号的时间间隔服从平均值为（1。）的指数分布，则由指数分布获得 所述核脉冲信号时间间隔随机分布函数为：
[0034] F{x) = \-e^x,
[0035] 优选地，所述根据所述核脉冲信号幅度随机分布函数、单个核脉冲信号的波形函 数以及核脉冲信号时间间隔随机分布函数产生数字核脉冲信号，具体为：
[0036] 根据反函数抽样法，利用均匀分布随机数抽样得到符合所述核脉冲信号幅度随机 分布函数的核脉冲幅度随机数；
[0037] 以所述核脉冲幅度随机数为幅值，根据所述单个核脉冲信号的波形函数构造单个 数字核脉冲信号；
[0038] 根据反函数抽样法，利用均匀分布随机数抽样得到符合所述核脉冲信号时间间隔 随机分布函数的核脉冲时间间隔随机数；
[0039] 以所述核脉冲时间间隔随机数为脉冲时间间隔，构造并输出连续的数字核脉冲信 号。
[0040] 本发明实施例还提供一种核脉冲信号的产生装置，包括:核脉冲信号幅度随机模 型建立模块、核脉冲信号波形函数建立模块、核脉冲信号时间间隔随机模型建立模块、数字 核脉冲信号建立模块和数模转换模块；
[0041] 所述核脉冲信号幅度随机模型建立模块，用于获得核脉冲信号幅度随机分布函 数；
[0042]所述核脉冲信号波形函数建立模块，用于获得单个核脉冲信号的波形函数；
[0043]所述核脉冲信号时间间隔随机模型建立模块，用于获得核脉冲信号时间间隔随机 分布函数；
[0044] 所述数字核脉冲信号建立模块，用于根据所述核脉冲信号幅度随机分布函数，单 个核脉冲信号的波形函数以及核脉冲信号时间间隔随机分布函数产生数字核脉冲信号；
[0045] 所述数模转换模块，用于将所述数字核脉冲信号转换为模拟核脉冲信号进行输 出。
[0046] 优选地，所述核脉冲信号幅度随机模型建立模块，用于根据真实核脉冲信号的多 道幅度能谱获得核脉冲信号幅度随机分布函数；
[0047] 所述核脉冲信号幅度随机模型建立模块包括:分段数据获取子模块、拟合函数获 取子模块、第一归一化子模块和第二归一化子模块；
[0048] 所述分段数据获取子模块，根据预设节点对所述多道幅度能谱进行分段，得到分 段数据；
[0049] 所述拟合函数获取子模块，对每段所述分段数据分别进行拟合，获得各段所述分 段数据对应的拟合函数；
[0050] 所述第一归一化子模块，对所述拟合函数的横坐标进行归一化，然后计算获得所 述拟合函数的积分函数；
[0051] 所述第二归一化子模块，对所述拟合函数的积分函数进行归一化，获得所述核脉 冲信号幅度随机分布函数。
[0052]优选地，所述拟合函数获取子模块包括:拟合子模块、方差计算子模块和选择子模 块；
[0053]所述拟合子模块，用于利用指数拟合、高斯拟合和多项式拟合分别对每段所述分 段数据进行拟合，获得每段所述分段数据对应的三种拟合函数；
[0054]所述方差计算子模块，用于分别计算所述三种拟合函数的拟合方差；
[0055] 所述选择子模块，用于选取最小的拟合方差对应的拟合函数作为该段分段数据的 拟合函数。
[0056] 优选地，所述核脉冲信号幅度随机模型建立模块还包括:平滑子模块；
[0057] 所述平滑子模块，用于在所述拟合函数的横坐标进行归一化，对分段的拟合函数 在节点处形成的断点进行平滑处理，以使各段拟合函数形成一个完整的平滑的拟合函数。
[0058] 优选地，所述核脉冲信号时间间隔随机模型建立模块包括:核脉冲信号时间间隔 随机模型建立子模块，用于按照以下方式获得核脉冲信号时间间隔随机分布函数；
[0059] 按照泊松分布，在时间A T内出现n个核脉冲信号的概率为：
[0061 ]其中，^为所述核脉冲信号的平均计数率；
[0062]所述核脉冲信号的时间间隔服从平均值为(1/G)的指数分布，则由指数分布获得 所述核脉冲信号时间间隔随机分布函数为：
[0063] fX.v)=l -e-M。
[0064] 优选地，所述数字核脉冲信号建立模块包括:幅度随机数获得子模块、单个数字核 脉冲信号获得子模块、时间间隔随机数获得子模块和连续数字核脉冲信号获得模块；
[0065] 所述幅度随机数获得子模块，用于根据反函数抽样法，利用均匀分布随机数抽样 得到符合所述核脉冲信号幅度随机分布函数的核脉冲幅度随机数；
[0066] 所述单个数字核脉冲信号获得子模块，用于以所述核脉冲幅度随机数为幅值，根 据所述单个核脉冲信号的波形函数构造单个数字核脉冲信号；
[0067] 所述时间间隔随机数获得子模块，用于根据反函数抽样法，利用均匀分布随机数 抽样得到符合所述核脉冲信号时间间隔随机分布函数的核脉冲时间间隔随机数；
[0068] 所述连续数字核脉冲信号获得模块，用于以所述核脉冲时间间隔随机数为脉冲时 间间隔，构造并输出连续的数字核脉冲信号。
[0069] 与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
[0070]获得核脉冲信号幅度随机分布函数;获得单个核脉冲信号的波形函数;获得核脉 冲信号时间间隔随机分布函数;根据所述核脉冲信号幅度随机分布函数，单个核脉冲信号 的波形函数以及核脉冲信号时间间隔随机分布函数产生数字核脉冲信号;将所述数字核脉 冲信号转换为模拟核脉冲信号进行输出。