一种重叠核脉冲分解方法技术

本发明专利技术公开了一种重叠核脉冲分解方法。首先，将放射性测量中所获得的欲进行分解的原始重叠核脉冲表示成N个核脉冲的线性和；然后，将N个核脉冲的参数组合看作一个染色体；最后，以由个体所表示的重叠核脉冲与原始重叠核脉冲的误差作为目标函数，采用遗传算法的选择、交叉、变异算子，经过多代操作后得到最优个体，进而得到各脉冲的参数值，即实现重叠核脉冲的分解。N取不同值时，对重叠核脉冲进行同样分解得到新的最优个体，再从这些最优个体中选取目标函数值为最小者作为最终解。结果表明，本发明专利技术基于种群搜索技术进行重叠核脉冲分解的方法，是从全局意义上搜索核脉冲的最优组合，以实现重叠核脉冲的分解，进而获取其中各个核脉冲的参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重叠核脉冲分解方法。
技术介绍
在进行放射性测量中，核脉冲信号的获取和处理是重要环节。随着高速集成电路的发展，数字成形技术已成为核脉冲信号处理的重要方法，大大提高了核仪器的性能。而实际上，相邻核脉冲的重叠是不可避免，特别是在高速计数时，这对于现在的波形成形技术来讲，仍然是难以识别与分解的难题。近年来，国内外在核脉冲的采集、识别、分解方面进行了较为深入的研究，这些方法往往采用舍弃重叠脉冲的方法。另外，由于探测器及其后续电路响应特性的波动，势必会影响信号参数的一致性与稳定性，高速、高精度电路系统也会如此。比如，对指数或双指数脉冲信号快、慢时间常数的获取，可以了解探测器及其后续电路响应特性，这对于进行核仪器波形成形、能谱漂移等研究有重要意义。对于高斯成形后信号的分解与识别，它的分解与识别问题一直是一个值得研究的技术难题。本专利技术专利针对典型核脉冲信号，提出了重叠核脉冲的分解方法。这对成形算法的验证，测量电路的响应特性的分析，参数随时间及外界条件的变化关系分析，以及后续核脉冲参数的获取等过程具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种重叠核脉冲分解方法。该方法在一定程度上解决了相邻核脉冲因重叠而难以准确提取相关信息的技术难题，这对于提高放射性测量的精度具有较大意义。本专利技术对重叠核脉冲进行分解是通过以下具体步骤①～④实现的。步骤①对放射性测量中所获得的欲进行分解的原始重叠核脉冲表示成N个核脉冲的线性和，核脉冲的个数N应根据欲分解的重叠核脉冲的具体情况而定。步骤②将N个核脉冲的参数组合看作一个染色体，每个染色体基因的组成按如下方法(a)、(b)、(c)之一：(a)对于由N个指数核脉冲组成的重叠核脉冲，每个指数核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，指数核脉冲的衰减时间常数τ对应一个基因，每个染色体共有2N+1个基因，即[A1 A2…AN τT1 T2…TN]，基因顺序可变化；(b)对于由N个双指数核脉冲组成的重叠核脉冲，每个双指数核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，双指数核脉冲的时间常数τ1和τ2各对应一个基因，每个染色体共有 2N+2个基因，即[A1 A2…AN τ1 τ2T1 T2…TN]，基因顺序可变化；(c)对于由N个高斯核脉冲组成的重叠核脉冲，每个高斯核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，高斯核脉冲的标准差σ对应一个基因，每个染色体共有2N+1个基因，即[A1 A2…ANσ T1 T2…TN]，基因顺序可变化。步骤③将步骤②组合的染色体进行种群初始化，以由个体所表示的重叠核脉冲与原始重叠核脉冲的误差作为目标函数并构造适应度函数，采用遗传算法的选择、交叉、变异算子，经过多代操作后得到最优个体；本步骤即步骤③的遗传算法具体按如下A、B、C、D、E环节实现。A、种群初始化 创建具有均匀分布的初始种群，初始种群的个体数目PopSize可由重叠核脉冲的波形而定，各基因的取值范围根据重叠核脉冲特性而定。B、个体适应度值的计算，按如下步骤：(a)由个体所表示的重叠核脉冲与原始重叠核脉冲的误差作为目标函数，(b)按个体目标函数值的排列序号求适应度值，并记录当前群体中最优和最差个体。C、采用遗传算法的选择、交叉、变异算子进行遗传操作，生成子代群体。D、对C步生成的子代群体计算每个个体染色体的适应度值，记录当前群体中最优和最差个体，若当前群体中最优个体优于总的最优个体，则用当前最优个体替换总的最优，否则用总的最优替换当前最差。E、若达不到遗传算法的停止条件则从C步开始重新进行遗传算法运算；若达到遗传算法的停止条件，则所搜寻到的最优个体就是脉冲数为N时的解。遗传算法的停止条件可为最大重复执行次数、算法停止前的最大时间或者最佳目标函数值小于或等于某个事先设定的值；如果目标函数值在设定的代数没有改进，或在设定的时间间隔内没有改进也可作为停止条件。步骤④若脉冲数N>1，则取N＝N-1，重新进行步骤①～③的运算以搜寻最优个体；若N＝1，则比较脉冲数N分别为1,2,3…时这些最优个体的目标函数值，目标函数值为最小的最优个体就是原始重叠核脉冲的最优分解形式，其染色体解码后得到各个核脉冲的参数。通过以上步骤①～④即完成重叠核脉冲的分解。本专利技术的有益效果是：在进行放射性测量中，相邻核脉冲的重叠是不可避免的，特别是在高速计数时，重叠现象更是屡见不鲜且更为严重，这给波形成形及核信号参数的获取带来困难。近年来，国内外在核 脉冲的采集、识别、分解方面进行了较为深入的研究，这些方法往往采用舍弃重叠脉冲的方法。本专利技术专利针对典型核脉冲信号，提出了基于种群技术的重叠核脉冲的分解方法，从全局意义上搜索核脉冲的最优组合，以实现重叠核脉冲的分解，进而获取其中各个核脉冲的参数。大大降低了重叠核脉冲的舍弃率，提高了放射性测量的准确度和可信度；有利于分析由探测器及其后续电路响应特性的变化所导致的信号参数的波动性，比如，指数或双指数脉冲信号时间常数的波动性；这对于核仪器波形成形算法及能谱漂移纠正算法的验证，测量电路的响应特性的分析，参数随时间及外界条件的变化关系分析，以及后续核脉冲参数的获取等过程具有重要意义。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术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，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。设放射性测量中所获得的欲进行分解的重叠核脉冲为V(t)，采用本方法对重叠核脉冲进行分解是按如下具体步骤①～④进行的。步骤①对放射性测量中所获得的欲进行分解的原始重叠核脉冲V(t)进行离散化并表示为N个核脉冲的线性和：对于指数型重叠核脉冲 V ( kT s ) = Σ i = 1 N [ u ( kT s - T i ) A i e - ( kT s - T i ) / τ ] + v ( kT s ) - - - ( 1 ) ]]>对于双指数型重叠核脉冲 V ( kT s ) = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重叠核脉冲分解方法，其特征在于，具体步骤如下：①将放射性测量中所获得的欲进行分解的原始重叠核脉冲表示成如下N个核脉冲的线性和：对于指数型重叠核脉冲，对于双指数型重叠核脉冲，对于高斯型重叠核脉冲，公式(1)～(3)中，u(.)表示阶跃函数；k＝0,1,2,3,…；τ1和τ2分别为双指数信号慢时间常数和快时间常数；v(.)为噪音；TS为采样周期；Ai和Ti分别表示第i个核脉冲的幅值及发生时间；σ表示高斯核脉冲的标准差；N为核脉冲的个数；②将N个核脉冲的参数组合看作一个染色体，每个染色体基因的组成按如下方法(a)、(b)、(c)之一：(a)对于由N个指数核脉冲组成的重叠核脉冲，每个指数核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，指数核脉冲的衰减时间常数τ对应一个基因，每个染色体共有2N+1个基因，即[A1A2…ANτT1T2…TN]，基因顺序可变化；(b)对于由N个双指数核脉冲组成的重叠核脉冲，每个双指数核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，双指数核脉冲的时间常数τ1和τ2各对应一个基因，每个染色体共有2N+2个基因，即[A1A2…ANτ1τ2T1T2…TN]，基因顺序可变化；(c)对于由N个高斯核脉冲组成的重叠核脉冲，每个高斯核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，高斯核脉冲的标准差σ对应一个基因，每个染色体共有2N+1个基因，即[A1A2…ANσT1T2…TN]，基因顺序可变化；③将步骤②组合的染色体进行种群初始化，以由个体所表示的重叠核脉冲与原始重叠核脉冲的误差作为目标函数并构造适应度函数，采用遗传算法的选择、交叉、变异算子，经过多代操作后得到最优个体；④若脉冲数N>1，则取N＝N‑1，重新进行步骤①～③的运算以搜寻最优个体；若N＝1，则比较脉冲数N分别为1,2,3…时这些最优个体的目标函数值，目标函数值为最小的最优个体就是原始重叠核脉冲的最优分解形式，其染色体解码后得到各个核脉冲的参数。...

【技术特征摘要】
1.一种重叠核脉冲分解方法，其特征在于，具体步骤如下：①将放射性测量中所获得的欲进行分解的原始重叠核脉冲表示成如下N个核脉冲的线性和：对于指数型重叠核脉冲，对于双指数型重叠核脉冲，对于高斯型重叠核脉冲，公式(1)～(3)中，u(.)表示阶跃函数；k＝0,1,2,3,…；τ1和τ2分别为双指数信号慢时间常数和快时间常数；v(.)为噪音；TS为采样周期；Ai和Ti分别表示第i个核脉冲的幅值及发生时间；σ表示高斯核脉冲的标准差；N为核脉冲的个数；②将N个核脉冲的参数组合看作一个染色体，每个染色体基因的组成按如下方法(a)、(b)、(c)之一：(a)对于由N个指数核脉冲组成的重叠核脉冲，每个指数核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，指数核脉冲的衰减时间常数τ对应一个基因，每个染色体共有2N+1个基因，即[A1A2…ANτT1T2…TN]，基因顺序可变化；(b)对于由N个双指数核脉冲组成的重叠核脉冲，每个双指数核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别对应一个基因，双指数核脉冲的时间常数τ1和τ2各对应一个基因，每个染色体共有2N+2个基因，即[A1A2…ANτ1τ2T1T2…TN]，基因顺序可变化；(c)对于由N个高斯核脉冲组成的重叠核脉冲，每个高斯核脉冲的幅值Ai和发生时间Ti分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪全，闫萍，方方，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51