一种抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法与流程

本发明属于核素监测领域，更具体地，涉及一种抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法。

背景技术：

1、伽马能谱分析是一种用于确定样品中存在的放射性核素的方法。在进行能谱分析时，抑制能谱数据本底漂移和高频噪声是一个关键的问题，因为它们会影响到能谱分析结果的准确性和可靠性。

2、目前常用的基线漂移和高频噪声的抑制方法主要有小波变换、低通数字滤波器滤波、差分法、最小二乘法拟合、emd分解重构等。这些方法中，低通数字滤波器滤波、最小二乘法的运算量较小，但是基线抑制的效果欠佳，emd分解重构的基线抑制效果好但是运算量大，差分法对探测环境和仪器设备有较高的要求。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于解决上述现有技术中的不足，提出一种抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法，能够抑制信号的本底漂移和高频噪声，相对于其他抑制本底漂移的方法，本方法能够在抑制本底漂移和高频噪声的同时进一步凸显核素峰的削弱无效信息，而且有着较低的运算量。

2、本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

3、一种抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法，包括以下步骤：

4、(1)对能谱数据进行傅里叶变换，再根据频谱成分对原始数据进行小波分解和重构，抑制信号中的高频噪声；

5、(2)计算平滑后信号的极值点和极值，以极小值点作为分界线，对平滑后的能谱数据进行分段；

6、(3)确定拟合多项式的阶数；

7、(4)基于最小二乘法对整体信号进行本底拟合；

8、(5)对本底分段并且对步骤(2)中各个分段的能谱数据进行分类，根据分类结果，进行本底修正。

9、在上述技术方案中，步骤(1)具体包括：

10、(1-1)对原始能谱进行傅里叶变换，获得其能谱分布范围，得到原始能谱信号最低频率；

11、(1-2)以db5小波为小波基，对原始信号进行小波分解，分解尺度由原始能谱信号最低频率确定，分解信号频率小于此最低频率时停止分解；

12、(1-3)阈值处理，阈值函数：

13、

14、阈值选择：其中，σ为噪声的标准差，n为信号长度，处理后信号记为s1。

15、在上述技术方案中，步骤(2)具体包括：

16、(2-1)根据二阶差分计算出s1的极大值点和极小值点，横坐标值和纵坐标值分别保存在信号px1、py1和px2、py2中，并统计极小值的数量n1；

17、(2-2)以极小值点横坐标作为分界线，将s1划分为n1+1个信号段，依次记为

18、在上述技术方案中，步骤(3)具体包括：对py2作二阶差分，计算其极小值点个数，记为np，np+1阶的幂函数，最多含有np个极值点，因此设定拟合多项式阶数为np+1。

19、在上述技术方案中，步骤(4)具体包括：

20、(4-1)计算s1的平均值，记为

21、(4-2)遍历s1，对于大于的数据，对其进行削峰处理以减少拟合过程中峰值位置本底的凸起，具体处理：所有大于的数据直接置为记此时的信号为s′1；

22、(4-3)选取拟合函数为n+1阶多项式，利用最小二乘法对信号拟合出本底，记为b1，减去平均值的目的是使本底在数据的下方。

23、在上述技术方案中，步骤(5)具体包括：

24、(5-1)以s1极小值点横坐标作为分界线，将b1划分为n1+1个信号段，依次记为

25、(5-2)对进行分类，记区间内极大值与对应本底平均值差为ai，区间宽度为ni；

26、若设定类别为含峰区间，对本底削弱处理；

27、若类别为噪声区间，对本底作增强处理；

28、(5-3)根据区间类别，各信号分别除以校正函数；含峰区间校正函数：

29、

30、噪声区间校正函数：

31、

32、其中，ni为当前区间的长度，px1i为当前区间左端点横坐标值。

33、本发明抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法，能够以较低的运算量和较高的准确性消除能谱数据中存在的高频噪声和估计能谱数据本底，并结合能谱数据特点和核素识别对能谱数据的要求对本底进行了有效的校正，使得核素峰更好的被凸显，残留的噪声也能得到抑制，能够提高能谱分辨率，提高核素识别的准确性。

技术特征：

1.一种抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的抑制本底漂移和高频噪声的能谱数据预处理方法，其特征在于步骤(1)具体包括：

3.根据权利要求1所述的抑制本底漂移和高频噪声的能谱数据预处理方法，其特征在于步骤(2)具体包括：

4.根据权利要求1所述的抑制本底漂移和高频噪声的能谱数据预处理方法，其特征在于步骤(3)具体包括：对py2作二阶差分，计算其极小值点个数，记为np，np+1阶的幂函数，最多含有np个极值点，因此设定拟合多项式阶数为np+1。

5.根据权利要求1所述的抑制本底漂移和高频噪声的能谱数据预处理方法，其特征在于步骤(4)具体包括：

6.根据权利要求1所述的抑制本底漂移和高频噪声的能谱数据预处理方法，其特征在于步骤(5)具体包括：

技术总结
本发明属于核素监测领域，提供一种抑制能谱数据本底漂移和高频噪声的数据处理方法，包括：(1)对能谱数据进行傅里叶变换，再根据频谱成分对原始数据进行小波分解和重构，抑制信号中的高频噪声；(2)计算平滑后信号的极值点和极值，以极小值点作为分界线，对平滑后的能谱数据进行分段；(3)确定拟合多项式的阶数；(4)基于最小二乘法对整体信号进行本底拟合；(5)对本底分段并且对步骤(2)中各个分段的能谱数据进行分类，根据分类结果，进行本底修正。本发明数据处理方法，能够在抑制本底漂移和高频噪声的同时进一步凸显核素峰的削弱无效信息，运算量低。

技术研发人员：毕明德,梁英超,艾烨,徐杨,王强
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17