【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于向量反馈的脉冲波形修正方法。
技术介绍
1、在核辐射探测器前端模拟系统中，为应对某些具体辐射场景而需要设计相对复杂的模拟调理电路进行核脉冲信号的调理，这样调理后的脉冲信号表现出高阶复杂性。为了获取这些脉冲信号的幅值，还要对它们进行数字化波形成形(例如，标准高斯，准高斯s-k，梯形，子弹形以及其它新出现的成形方法等)，而根据实际应用需要可能会随时更换具体数字化波形成形方法。
2、在前端模拟调理电路设计并制作完成而固化后，其输出的高阶复杂脉冲信号所含的信号分量类型及分量构成比例就确定不变了。但所测量的辐射场景并非固定不变，例如在辐射强度不同的情况下，发生脉冲信号重叠的概率及重叠深度不同。另外，根据需要所选择的数字化波形成形方法种类多种多样且波形宽度不一(波形宽度对成形的影响：为了适应高计数率的核脉冲测量，必须大大缩短数字化成形后的脉冲宽度，而前端模拟电路输出的每个脉冲都含多个分量且各分量的时间宽度均较大，那么数字化成形时，在脉冲信号中只有小段时间对应的信息对成形有影响，导致成形后的脉冲不能充分反应复杂信号的丰富信息特征)。以上情况表明，固化后的前端模拟调理电路与变化的辐射场景及种类变化的数字化波形成形方法三者之间难以实现完美匹配的效果。例如，在高计数率辐射场景下发生严重脉冲重叠时，重叠的脉冲个数多，且脉冲之间时间间隔极其小；而在这些重叠的脉冲中，每一个脉冲都是含多个脉冲分量的高阶复杂信号；所以，在严重脉冲重叠时，实际上是数量更多的脉冲分量发生堆积，例如，假设m个n阶脉冲发生重叠，实际上是m*n个脉冲
3、综上所述，为了使高阶复杂的模拟脉冲信号与所测量场景辐射的变化及数字化波形成形方法的多样性相适应，就应该根据具体应用情况对这些模拟脉冲信号进行信号波形的变化或修正。本方法针对含有多个分量的高阶模拟脉冲信号进行参数的修正，以适应具体的应用场景及后续的数字成形方法，为能谱的精确测量提供保障。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于公开一种基于向量反馈的脉冲波形修正方法，用于对核辐射探测仪前端模拟系统输出的高阶复杂模拟脉冲信号进行波形修正，使修正后的脉冲波形与所测量场景辐射的变化及数字化波形成形方法的多样性相适应，为后续能谱的精确测量提供保障。本方法基于系统状态向量的反馈，通过状态向量的矩阵变换算法，将核辐射探测仪前端模拟系统输出的n阶原始脉冲信号修正为期望的脉冲波形，并给出了对修正后的脉冲进行波形成形的递推算法。
2、本专利技术对核辐射探测仪前端模拟系统输出的高阶复杂脉冲信号进行波形修正，并对修正后的脉冲进行波形成形，是通过以下步骤①～⑥实现的。
3、步骤①写出修正前n阶脉冲信号g(t)和修正后n阶脉冲信号g′(t)的时域表达形式，所期望的脉冲波形参数根据需要自行设定。
4、步骤②将修正前n阶脉冲信号g(t)当作系统g(s)的单位冲激响应，并求g(s)的状态空间向量表达式，按如下步骤(1)、(2)进行：
5、(1)对时域函数g(t)进行s域变换，得到g(s)的s域表达式，g(s)既是g(t)的s域表达式又作为系统函数。
6、(2)写出系统g(s)的状态空间表达式，再用参数矩阵表示g(s)。
7、步骤③基于状态向量反馈以实现期望信号g′(t)的状态向量表达式，按如下步骤(1)～(3)进行：
8、(1)首先，对期望信号g′(t)进行s变换，得到其s域表达式。
9、(2)其次，对系统g(s)引入状态向量负反馈，得到闭环系统g′(s)的状态空间表达式，并求得闭环系统g′(s)的特征多项式；再绘出闭环系统框图。
10、(3)然后，求闭环系统g′(s)的状态空间表达式中的各参数。
11、步骤④根据闭环系统g′(s)的状态空间表达式，求脉冲信号g(t)修正为期望信号g′(t)的递推算法，按如下步骤(1)～(2)进行：
12、(1)基于闭环系统状态表达式，求含有原始信号g(s)的s域系统输出方程，再绘出g′(s)的开环形式的系统框图。
13、(2)基于系统的输出方程，求原始信号g(t)修正为期望信号g′(t)的递推算法。此时，由于输入r(s)＝1，则系统的输出信号y(t)与g′(t)为同一信号，及y(t)＝g′(t)。
14、以上步骤①～④给出了由原始信号g′(t)修正为期望脉冲g′(t)的完整算法，以下步骤⑤、⑥将给出在具体应用中对修正后的脉冲进行波形成形的时域递推算法。
15、步骤⑤由修正后的脉冲g′(k)求取成形算法h(z)：
16、首先，求g′(s)的z域表达式。
17、其次，求g′(k)成形为v(k)的算法h(z)；波形v(k)根据需要而定，例如梯形、高斯或平顶弹头等波形。
18、步骤⑥由步骤⑤所求的成形算法h(z)，求y(k)成形为y′(k)的时域成形递推算法：
19、首先，给出y(k)成形为y′(k)的z域算法；y′(k)与v(k)有相似的波形特征，但二者不是同一信号。
20、然后，基于z域成形算法得出y(k)成形为y′(k)的时域递推算法。
21、通过步骤①～⑥，将n阶复杂脉冲信号修正为期望的脉冲波形，并举例给出了将修正后的脉冲进行波形成形的递推算法。
22、本专利技术的有益效果是：
23、当核辐射探测器前端模拟调理电路设计并制作完成而固化后，其输出的高阶复杂脉冲信号所含的信号分量类型及分量构成比例就确定不变了；而所测量的辐射场景并非固定不变；另外，根据需要所选择的数字化波形成形方法种类多种多样且波形宽度不一。因此，须对固化的前端模拟调理电路输出的脉冲进行波形修正，使修正后的脉冲波形特性与变化的辐射场景及所需的数字化波形成形方法相匹配。
24、综上所述，为了使高阶复杂的模拟脉冲信号与所测量场景辐射的变化及数字化波形成形方法的多样性相适应，就应该根据具体应用情况对这些模拟脉冲信号进行信号波形的变化或修正。本方法针对含有多个分量的高阶模拟脉冲信号进行参数的修正，以适应具体的应用场景及数字成形方法，为能谱的精确测量提供保障。
25、针对核辐射探测器前端模拟调理电路所输出的高阶复杂脉冲信号，采用基于状态向量反馈的波形修正方法，其优势在于：(1)将复杂脉冲的“高阶性”映射为状态向量的“高维度”，在状态向量空间中进行矩阵变换实现参数的修正，使修正后的脉冲满足期望的波形，这解决了“高阶复杂脉冲”的波形修正问题；(2)“高阶复杂脉冲”的“修正”演变为基于状态向量的“系统框图”的“开环-闭环-开环变迁”，使“修正”算法变得直观、方便、快捷；(3)使得“根据实际需要进行期望波形的任意设定”成为可能；(4)实现了：模拟脉冲信号的“高阶复杂性”、辐射场景的“多变性”及数字化波形成形方法的“多样性”三者之间的完全契合，确保了成形的规范性及能谱测量的准确性。
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1.一种基于向量反馈的脉冲波形修正方法，其特征在于，对高阶复杂的脉冲信号进行波形修正是通过以下步骤①～⑥实现的：
【技术特征摘要】
1.一种基于向量反馈的脉冲波形修正方法，其特征在于，对高...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪全，马兴科，徐鑫航，丁卫撑，聂蔾，陈德杰，王秋懿，管奕，陈闻，熊霖，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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