核信号随机特性模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种核信号随机特性模拟方法，包括ＤＳＰ数字信号处理器、探测器、信号处理模块、多道数据采集分析模块、电源管理模块、多通道模拟信号输出模块、人机接口等模块；所述ＤＳＰ数字信号处理器与多道数据采集分析模块、多通道模拟信号输出模块及人机接口相连，另外还与计算机相连；所述信号处理模块分别与多道数据采集分析模块和探测器相连；所述多道数据采集分析模块与ＤＳＰ数字信号处理器相连。该模拟方法采用参数化模型，可以方便、灵活地对放射现场的核信号随机特性进行学习并通过随机抽样进行逼真模拟；可根据需要调整模型参数以适应不同放射性测量条件及现场环境下的核信号随机特性模拟；另外，也可产生多种波形的脉冲信号。该模拟方法产生的核随机信号满足了在核仪器与核信号处理方法研究中对核信号多样化的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对核信号的随机特性进行模拟的方法。
技术介绍
在进行数字化核信号处理方法和核仪器研究中，处理方法与设备性能的可靠性都 是建立在对大量核信号分析的基础上才能得到保证。核信号可以借助放射源产生，而在实 际的工作环境中，放射源的使用往往受到工作场地、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 等也是随机的。核辐射探测器的电输出信号的随机特点，主要表现为脉冲幅度和相邻脉冲 的时间间隔的随机性。目前的核随机信号发生器对这种随机特性进行模拟时，或者简单设 计为单一的均勻分布、高斯分布、指数分布、多项式分布及泊松分布等基本分布，或者设计 为这些基本分布的简单组合，而实际上核信号的随机特性往往较为复杂，用为数不多的基 本分布加以描述是不准确的，难以满足随机特性的灵活性和多样性要求。另外，目前的核随 机信号发生器并未对测试条件或环境_如探测器的分辨率、放射现场、谱漂移等_加以考 虑。因此，由这些信号发生器提供给谱仪的脉冲信号其随机性具有单一和不灵活的特点，同 时也不能对放射性现场进行逼真模拟。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种对核信号的随机特性进行模拟的方法。该方法克服了 上述不足。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是本专利技术所涉及的一种对核信号随机特性进行模拟的方法，采用参数化模型，可以 方便、灵活地对放射现场的核信号随机特性进行学习并通过随机抽样进行逼真模拟；可根 据需要调整模型参数以适应不同放射性测量条件及现场环境下的核信号随机特性模拟，例 如，可通过调整参数以模拟由探测器分辨率和辐射强度的变化以及核能谱漂移等因素带来 的统计特性的变化；另外，也可产生多种波形的脉冲信号。该模拟方法产生的核随机信号满 足了在核仪器与核信号处理方法研究中对核信号多样化的要求。所述核信号随机特性模拟 方法，其特征在于包括DSP数字信号处理器、探测器、信号处理模块、多道数据采集分析模 块、电源管理模块、多通道模拟信号输出模块、人机接口(含液晶显示器和键盘)等硬件模 块；其特征在于还包括参数化模型的软件模块。所述DSP数字信号处理器与多道数据采集 分析模块、多通道模拟信号输出模块及人机接口(含液晶显示器和键盘)相连，另外还与计 算机相连；信号处理模块分别与多道数据采集分析模块和探测器相连；所述多道数据采集 分析模块与DSP数字信号处理器相连。1、按照本专利技术提供的，其特征在于采用了高性能的DSP数字信号处理器，将控制与数值计算功能融为一体。2、按照本专利技术提供的，其特征在于DSP与多通道模拟 信号输出模块相连。3、按照本专利技术提供的，其特征在于置有探测器通道，含 信号处理模块、多道数据采集分析模块。4、按照本专利技术提供的，其特征在于有a、Y及χ三种射 线探测通道，探测通道电路板采用分离式插接。5、按照本专利技术提供的，其特征在于置有与计算机连接 的接口。6、按照本专利技术提供的，其特征在于置有键盘和LCD人 机接口。7、按照本专利技术提供的，其特征在于还包括参数化模型 的软件模块(1)通过探测器通道对放射现场的核脉冲幅度和相邻脉冲时间间隔进行不间断统 计；(2)利用小波分析方法对所得的脉冲幅度和相邻脉冲时间间隔的统计特性进行分 解，提取多分辨率模型；(3)模拟时，对多分辨率模型进行分解，运用正态组合对所得的多分辨率模型再次 建立参数化统计模型，并采用随机抽样产生核随机信号；(4)为了对探测器通道中高速A/D转换器采集的大量量化数据进行再现，采用了 小波压缩技术，节省了存储空间。(5)通过对正态组合模型的参数调整以模拟由探测器分辨率和辐射强度的变化等 因素带来的统计特性的变化；(6)可以用隐MARKOV双重模型对由环境引起的能谱漂移进行模拟即用模拟环境 条件的状态转移模型对高斯组合模型的参数进行调整，用正态组合抽样实现。本专利技术的有益效果是采用了高性能的DSP数字信号处理器，将控制与数值计算功能融为一体，可以从 放射现场实时获取测量的数据，经高速信号处理提取核信号的脉冲幅度和相邻脉冲时间间 隔的参数化统计模型，这一过程称为学习过程；据参数化统计模型产生脉冲信号以模拟所 测的放射现场，还可以通过统计模型的参数调整以模拟由探测器分辨率和放射现场的变化 以及核能谱漂移等因素带来的统计特性的变化，产生丰富多样的统计模型，以满足谱仪对 核信号随机特性的多样化要求，同时节省了存储空间，提高了灵活性。另外，DSP的高效控 制功能可以快速地与人机接口(含液晶显示器和键盘)及计算机通讯，以便从计算机下载 能谱及时间间隔统计数据，同时液晶显示器能实时显示能谱的统计涨落过程，键盘可以用 来进行参数的设置。在波形输出上，采用了脉冲、高斯、指数等多通道，以满足谱仪对核信号 波形多样化的要求。在结构上，采取了探测器通道电路板与DSP主板分离的方式，方便了 a、 Y及Χ三种射线测量电路板的互换，也使仪器更为紧凑。附图说明图1为本专利技术提供的的模块连接原理图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述图1为本专利技术提供的的模块连接原理图。如图中所示， 所述，其特征在于包括DSP数字信号处理器、探测器、信号处理 模块、多道数据采集分析模块、电源管理模块、多通道模拟信号(含高斯、指数、矩形脉冲信 号)输出模块、人机接口(含液晶显示器和键盘)等模块。所采用的DSP数字信号处理器每秒可以执行数亿次指令，多级流水线，数十个可 编程通用输入/输出(GPIO)引脚，可达数兆字节的线性程序/数据地址，具有高效的数字 信号处理功能和控制功能，将控制与数值计算功能融为一体。DSP数字信号处理器与探测 器通道-即探测器、信号处理模块和多道数据采集分析模块组成的通道-相连，可以实时获 取所测对象或环境的数据_即核信号的脉冲幅度统计特性(能谱)和相邻脉冲时间间隔的 统计特性。运用DSP数字信号处理器建立参数模型的过程是一个现场信息的收集与学习过 程，其方法如下(1)通过探测器通道对放射现场的核脉冲幅度和相邻脉冲时间间隔进行不间断统计。(2)利用小波分析方法对所得的脉冲幅度和相邻脉冲时间间隔的统计特性进行分 解，提取多分辨率模型设核信号的统计特性服从f(t)密度分布，采用多分辨率方法进行随机特性模型 参数的提取，就是将各子频带的重要小波系数作为f(t)的模型参数，由这些参数重构的密度函数作为f(t)的近似，只要参数合理，就可以达到任意的近似精度。首先，给定允许的二范数相对误差％，选取比例系数λ (0彡λ彡1)，并按下式设 定各频带下的阈值Tj = Axmax{|i/,0)|}, I^j(1)TA1 =λα χ max I}, Aa= λ -1(2)其中，Ti表示分辨率a = 2J下的高频部分的阈值，TA1表示分辨率a = 21下的低 频部分的阈值，max ||<〉)|j表示该分辨率下小波变换高频系数的最大绝对值，1为小波分解层数；maxjldj表示经1层分解最后得到的小波低频系数的最大绝对值。f(t)的小波高频系数经1层阈值处理后，变为 uu)^ “」 j = 1,2,..., 1-1,1(3)10 IO η第1层低本文档来自技高网...

【技术保护点】
核信号随机特性模拟方法，可对核信号随机特性进行逼真模拟，也可输出多种波形的核信号。其特征在于：包括ＤＳＰ数字信号处理器、探测器、信号处理模块、多道数据采集分析模块、电源管理模块、多通道模拟信号输出模块、人机接口等硬件模块；另外，还包括参数化模型的软件模块。

【技术特征摘要】
1.核信号随机特性模拟方法，可对核信号随机特性进行逼真模拟，也可输出多种波形 的核信号。其特征在于包括DSP数字信号处理器、探测器、信号处理模块、多道数据采集分 析模块、电源管理模块、多通道模拟信号输出模块、人机接口等硬件模块；另外，还包括参数 化模型的软件模块。2.根据权利要求1所述的核信号随机特性模拟方法，其特征在于所述DSP数字信号 处理器与多道数据采集分析模块、多通道模拟信号输出模块及人机接口(含液晶显示器和 键盘)相连，另外还通过SCI线与计算机相连。3.根据权利要求1所述的核信号随机特性模拟方法，其特征在于信号处理模块分别 与多道数据采集分析模块和探测器相连；所述多道数据采集分析模块与DSP数字信号处理 器相连。4.根据权利要求1所述的核信号随机特性模拟方法，其特征在于置有探测器通道，含 信号处理模块、多道数据采集分析模块。5.根据权利要求1所述的核信号随机特性模拟方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪全，方方，王超，王敏，龚迪琛，丁卫撑，刘念聪，周伟，刘易，阎萍，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：90