专利名称：一种可调参数核脉冲模拟方法
技术领域：
本发明涉及一种可调参数核脉冲模拟方法。
背景技术：
在核仪器与核信号处理方法研究中，为了验证硬件和处理方法的可靠性，常常需要大量的、多样化的核脉冲信号。借助放射源产生脉冲信号往往受到工作场地、时间等条件的限制；特别是，长时间的射线照射会对工作者的身体健康带来严重影响。因此，模拟产生丰富多样的核随机信号就显得非常必要。由于放射性核素衰变的随机性，探测器中产生的电离、激发、光电转换及电子倍增等也是随机。若能根据选择的任意能谱和时间谱，模拟产生探测器的输出信号，为后续电路的放大、成形、甄别、符合等处理及数据的分析提供逼真 且多样化的脉冲信号，无疑具有重要意义。本发明正是基于以上需要，通过参数调整、连续系统的数值离散化方法产生幅值、时间随机且服从期望分布的脉冲，模拟放射性测量系统前端的核脉冲信号，结果表明该方法方便、灵活，能满足在核仪器与核信号处理方法研究中对核脉冲多样化的要求。
发明内容
本发明的目的在于公开一种可调参数核脉冲模拟方法，该方法克服了目前核脉冲模拟方法的不足。本发明是通过以下技术方案实现的，具体包括如下步骤① ③。①选择任意能谱及其时间谱，产生随机幅值及相邻脉冲时间间隔值，包含如下步骤A D :
A将选择的能谱进行平滑处理，能谱各道址的计数分别除以该能谱的总计数，得到幅值概率密度函数；
B将选择的时间谱进行平滑处理，时间谱各时间的计数分别除以该时间谱的总计数，得到相邻脉冲时间间隔概率密度函数；
C采用离散直接抽样法产生服从A中幅值概率密度函数分布的随机幅值；
D采用离散直接抽样法产生服从B中相邻脉冲概率密度函数分布的相邻脉冲随机时间间隔值。②选择合适的探测器电路参数，建立参数化模型，包含如下步骤A B:
A选择电阻R及电容C参数值，构成RC并联电路；
B将射线与探测器作用的输出信号看成电流源，并与RC并联电路连接，构成电路模型。③按参数、随机幅值及相邻脉冲时间间隔值产生数字化脉冲波形，包含如下步骤A E :
A按所用探测器类型设计电流脉冲形状，并选定电流脉冲标准面积；
B将具有标准面积的电流脉冲作为电流源信号，求取电路模型电容C两端的电压信
号;C将所求电容C两端的电压信号进行离散化，得到标准电压离散值；
D将①中随机幅值折算为电荷量，与电流脉冲标准面积比对，得到新的电流脉冲面积，并按比例求得新的电压离散值；
E将①中相邻脉冲随机时间间隔值作为相邻电流脉冲的随机时间间隔，进行电压离散值的叠加，得到各采样时刻的电压值。本发明的有益效果是采用参数化电路模型，设计射线与探测器相互作用输出的电流脉冲，并作为电路模型的激励信号，按参数、随机幅值及相邻脉冲时间间隔值产生幅值和相邻脉冲时间随机且服从期望能谱和时间谱分布的连续信号，按采样频率进行输出信号的离散化，所有脉冲的离散输出值在各采样时刻叠加后，得到各采样时刻的电压值。该方法可结合不同探测条件设计脉冲信号和电路，按预期的能谱及其时间谱输出随机信号，这为 后续放大、成形、甄别、符合等处理及数据的分析提供了逼真且多样化的辐射信号。结果表明，该方法通过参数化模型可方便、灵活产生多种波形的脉冲信号，能满足在核仪器与核信号处理方法研究中对核脉冲多样化的要求。
图I为本发明方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本发明的流程如图I所示，具体步骤如下① ③步所述。①选择任意能谱及其时间谱，产生随机幅值及相邻脉冲时间间隔值，包含如下步骤A D。A将选择的能谱进行平滑处理，能谱各道址的计数分别除以该能谱的总计数，得到幅值概率密度函数。B将选择的时间谱进行平滑处理，时间谱各时间的计数分别除以该时间谱的总计数，得到相邻脉冲时间间隔概率密度函数。步骤A和B中，可根据需要选择或设计任意能谱和时间谱或其局部谱段，平滑滤波可采用小波方法、多项式方法或GMM (Gaussian mixturemodel)等方法,对能谱进行平滑滤波。将能谱或时间谱的各道址或各时间的计数分别除以总计数，得到概率密度函数设谱区域为m，m+l，…，m+n，其对应的计数分别为Nm，N(m+1),…，N(m+n)，总计数N=Nm + N(m+1) +…+N(m+n)， 则数据Nm/N， N(m+l) /N，…，N
(m+n)
/N构成概率密度函数值。C采用离散直接抽样法产生服从A中幅值概率密度函数分布的随机幅值。D采用离散直接抽样法产生服从B中相邻脉冲概率密度函数分布的相邻脉冲随机时间间隔值。步骤C和D中离散直接抽样产生随机幅值及相邻脉冲随机时间间隔值按如下方法进行
将概率密度函数表示为如下的离散型分布函数形式
权利要求
1.一种可调参数核脉冲模拟方法，其特征在于，是按如下步骤① ③完成的 ①选择任意能谱及其时间谱，产生随机幅值及相邻脉冲时间间隔值，包含如下步骤A D : A将选择的能谱进行平滑处理，能谱各道址的计数分别除以该能谱的总计数，得到幅值概率密度函数； B将选择的时间谱进行平滑处理，时间谱各时间的计数分别除以该时间谱的总计数，得到相邻脉冲时间间隔概率密度函数； C采用离散直接抽样法产生服从A中幅值概率密度函数分布的随机幅值； D采用离散直接抽样法产生服从B中相邻脉冲概率密度函数分布的相邻脉冲随机时间间隔值； ②选择合适的探测器电路参数，建立参数化模型； ③按参数、随机幅值及相邻脉冲时间间隔值产生数字化脉冲波形。
2.根据权利要求I所述的可调参数核脉冲模拟方法，其特征是，所述②中选择合适的探测器电路参数，建立参数化模型，是按如下步骤A B完成的 A选择电阻R及电容C参数值，构成RC并联电路； B将射线与探测器作用的输出信号看成电流源，并与RC并联电路连接，构成电路模型。
3.根据权利要求2所述的一种可调参数核脉冲模拟方法，其特征是，所述③中按参数、随机幅值及相邻脉冲时间间隔值产生数字化脉冲波形，是按如下步骤A E完成的 A按所用探测器类型设计电流脉冲形状，并选定电流脉冲标准面积； B将具有标准面积的电流脉冲作为电流源信号，求取电路模型电容C两端的电压信号; C将所求电容C两端的电压信号进行离散化，得到标准电压离散值； D将①中随机幅值折算为电荷量，与电流脉冲标准面积比对，得到新的电流脉冲面积，并按比例求得新的电压离散值； E将①中相邻脉冲随机时间间隔值作为相邻电流脉冲的随机时间间隔，进行电压离散值的叠加，得到各采样时刻的电压值。
全文摘要
本发明公开了一种可调参数核脉冲模拟方法。在核仪器与核信号处理方法研究中，为了验证硬件和处理方法的可靠性，常常需要大量的、多样化的核脉冲信号。本发明根据选择的任意能谱和时间谱，通过抽样产生服从其分布的幅度及相邻脉冲时间间隔值；选择合适的探测器电路参数，建立参数化模型；设计合适的电流脉冲形状并作为模型的激励信号，按参数、随机幅值及相邻脉冲时间间隔值产生幅值和相邻脉冲时间随机且服从期望能谱和时间谱分布的连续信号，将连续信号离散化和叠加后得到各采样时刻的电压值即数字化脉冲波形。将这些离散序列值经过数模转化后可作为后续电路的输入信号，这样为后续电路的放大、成形、甄别、符合等处理及数据的分析提供了逼真且多样化的辐射信号。结果表明，该方法通过参数化模型可方便、灵活产生多种波形的脉冲信号，能满足在核仪器与核信号处理方法研究中对核脉冲多样化的要求。
文档编号H03K3/84GK102916683SQ201210396589
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者黄洪全, 丁卫撑, 王超 申请人:成都理工大学