一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法技术

本发明专利技术公开了一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法，具体为：根据已知的脉冲星标准轮廓及该轮廓下的平均流量得到对应的光子流量密度函数；确定光子流量和栅控电压V

【技术实现步骤摘要】
一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法


[0001]本专利技术属于导航
，涉及一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法。

技术介绍

[0002]在开展X射线通信，导航及测距一体化的实验过程中，实验室开展了模拟脉冲星信号和测距信号的实验。申请号为201210087972.X的中国专利公开了一种高稳定的任意波形X射线发生装置，实现了对任意脉冲星信号的模拟。但是还存在两个不足：其一是栅极结构设计造成的脉冲星轮廓在经过整个实验系统后，形状一定程度上会出现失真的现象；其二是该实验系统只能模拟某一固定栅控电压对应流量的脉冲星轮廓，要模拟其他流量的轮廓时，还需重新调整仪器参数，过程十分复杂与不便，成本高。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法，提高了通过栅控X射线源恢复出来的信号轮廓与脉冲星轮廓的相似度，实现了任意流量的脉冲星轮廓的模拟，解决了现有技术存在的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法，具体按照以下步骤进行：
[0005]S1，根据已知的脉冲星标准轮廓及该轮廓下的平均流量得到对应的光子流量密度函数；
[0006]S2，确定光子流量和栅控电压V
G
的拟合函数，将光子流量密度函数作为光子流量，代入拟合函数中，得到脉冲星标准轮廓对应的栅控电压；
[0007]S3，将得到的栅控电压输入到栅控X射线源内，接收端X射线探测器对X射线光子进行探测再由后端处理电子学转为光子到达时间，将接收到的光子到达时间，通过历元折叠的算法折叠出对应的脉冲星轮廓。
[0008]进一步的，所述步骤S1具体为：
[0009]S11，给定已知的脉冲星标准轮廓h(φ)及该轮廓下的平均流量λ
m
；
[0010]S12，光子流量密度函数λ是由脉冲星源的流量以及来自背景噪声的流量构成，如式(2)所示：
[0011]λ＝λ
b
+λ
s
·
h(φ)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0012]其中，h(φ)表示相位φ∈[0,1)的标准脉冲星轮廓，φ为相位；λ
b
表示已知有效的背景流量，λ
s
表示脉冲星源的峰值流量；
[0013]按照公式(6)求得任意脉冲星轮廓的平均流量λ
m
对应的峰值流量λ
s
；
[0014][0015]其中，h(φ)表示相位φ∈[0,1)的标准脉冲星轮廓，φ为相位；
[0016]S13，将求得的峰值流量λ
s
和设定好的背景噪声的流量λ
b
代入公式(2)，计算出光子流量密度函数λ。
[0017]进一步的，所述步骤S12中，公式(6)按照以下步骤得到：
[0018]峰值流量λ
s
和平均流量λ
m
的关系如公式(3)所示，以时间τ为自变量：
[0019][0020]其中，T为信号周期，h(τ)是以时间为自变量的标准脉冲星轮廓；
[0021]假设初相为零，相位φ、周期T与时间τ的关系表示为：
[0022][0023]式(4)两边对时间τ求导可得：
[0024][0025]将式(5)代入到以时间τ为自变量的公式(3)中，得到公式(6)。
[0026]进一步的，所述步骤S2中光子流量和栅控电压V
G
的拟合函数确定方法：
[0027]S21，设置固定的阳极电压V
a
和灯丝的电流，得到对应的X射线的光子流量；
[0028]S22，在栅控X射线源上测量栅控电压V
G
从
‑
9.6V到0V对应的X射线的光子流量，将对应的栅控电压V
G
和光子流量按照二次多项式、插值或分段方式进行拟合，得到光子流量和栅控电压V
G
的拟合函数。
[0029]进一步的，所述步骤S3中将接收到的光子到达时间通过历元折叠的算法折叠出对应的脉冲星轮廓，具体为：
[0030]S31，将接收到的一段观测时间内的光子到达时间进行标记；
[0031]S32，将所有的时间标记按照脉冲星的周期划分成多个等长度的时间片段，然后将每个片段内的光子数量统计；
[0032]S33，将统计的光子数进行归一化处理即可得出经验脉冲轮廓。
[0033]本专利技术的有益效果是：
[0034]目前的实验系统只能实现单一流量的脉冲星轮廓的模拟，无法在实验系统上实现任意流量脉冲星轮廓的生成。本专利技术克服了现有技术的不足，实现了任意流量的脉冲星轮廓的模拟，还修正了失真的脉冲星轮廓，反映出真实的脉冲星流量轮廓。解决了由于栅极结构设计造成的标准脉冲星轮廓在经过整个实验系统后出现的幅值变低，形状一定程度上失真的问题。
[0035]本专利技术适用于任意流量的X射线脉冲星导航算法验证实验、任意流量的X射线测距算法验证实验以及X射线探测器的性能测试，对于周期折叠、周期搜索和脉冲星导航算法的验证具有重要意义。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是现有标准轮廓经过实验系统出现的形状失真现象。
[0038]图2是现有栅控X射线球管内部结构图。
[0039]图3是本专利技术实施例的流程图。
[0040]图4是本专利技术实施例测量得到的光子数和栅控电压的数据。
[0041]图5是本专利技术实施例得到的流量轮廓与标准流量轮廓的对比图。
[0042]图6是本专利技术实施例中历元折叠过程。
[0043]图中，1.栅控电压调节器，2.灯丝，3.球管壳，4.阴极罩，5.栅极，6.聚焦极，7.阳极靶，8.出射窗。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0045]本专利技术实施例的基本构思：
[0046]X射线发生装置由真空系统、栅控X射线源、高压电源、X射线脉冲源控制器、SDD探测系统组成，栅控X射线源内部的球管通过加热钨丝到2000K产生电子，电子在栅控窗口处聚集，同时由高压电源产生的阳极电压V
a
形成加速电场使电子加速向阳极靶运动，大量的电子在轰击阳极靶材时速度急剧降低产生韧致辐射，产生X射线。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：S1，根据已知的脉冲星标准轮廓及该轮廓下的平均流量得到对应的光子流量密度函数；S2，确定光子流量和栅控电压V
G
的拟合函数，将光子流量密度函数作为光子流量，代入拟合函数中，得到脉冲星标准轮廓对应的栅控电压；S3，将得到的栅控电压输入到栅控X射线源内，接收端X射线探测器对X射线光子进行探测再由后端处理电子学转为光子到达时间，将接收到的光子到达时间，通过历元折叠的算法折叠出对应的脉冲星轮廓。2.根据权利要求1所述一种基于栅控X射线源的任意流量脉冲星轮廓的产生方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S11，给定已知的脉冲星标准轮廓h(φ)及该轮廓下的平均流量λ
m
；S12，光子流量密度函数λ是由脉冲星源的流量以及来自背景噪声的流量构成，如式(2)所示：λ＝λ
b
+λ
s
·
h(φ)
ꢀꢀ
(2)其中，h(φ)表示相位φ∈[0,1)的标准脉冲星轮廓，φ为相位；λ
b
表示已知有效的背景流量，λ
s
表示脉冲星源的峰值流量；按照公式(6)求得任意脉冲星轮廓的平均流量λ
m
对应的峰值流量λ
s
；S13，将求得的峰值流量λ
s
和设定好的背景噪声的流量λ
b
代入公式(2)，计算出光子流量密度函数λ。3.根据权利要求1所述一种基于栅控X射...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海峰，邓忠文，张丙坤，沈利荣，田妍，李小平，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：