核能谱获取系统仿真模块库的设计与实现

【摘要】： 核分析技术的研究和应用，促进了基础研究，同时对促进边缘学科的发展起着重要的作用，如今，核分析技术已经在物理、化学和生物等基础学科领域中发挥了巨大作用，并渗透到国民经济的许多方面。通过能谱分析可以直接或间接的获得物质的结构、组成元素的含量等重要信息，所以核能谱获取显得非常重要。 随着人们对核能谱获取系统的深入研究，能谱获取系统将要面临大量的新技术，不能再靠经验和简单的估算，而要事先用计算机对不同能谱获取系统的硬件、组态和算法进行仿真，预先得知所建系统的可行性和精确度，根据仿真结果对其进行改进，以得到一个最佳的组态。对能谱获取系统的仿真需要一套仿真工具，建立一个元件库(模块库)，以描述所使用的硬件和软件的行为。而仿真技术与能谱获取系统研究的结合，加上Matlab/Simulink仿真和建模的强大功能使我们能够建立专业的能谱获取系统模块及其模块库。 本论文研究了核信号仿真的原理和算法，在Simulink6．0环境下建立了数字化随机核信号发生器模块。该模块可仿真各种性能的核探测器以不同的计数率和噪声水平输出的数字核信号流，为开展数字化能谱获取系统的研究提供了有利的工具。 本文介绍了数字化核信号梯形滤波算法，建立了一种运用Matlab7．0设计的梯形滤波器参数优化的界面方案，并通过此界面讨论了各参数对滤波效果的影响，对后续的数字核信号处理具有指导意义。为了便于对核测量系统进行仿真，本文在Simulink6．0环境下建立了单指数和双指数核信号梯形成形滤波模块，构成了核能谱获取模块库的一部分。 为了有效的管理和维护所建立的能谱获取系统模块，本文利用Simulink(模块库技术创建了核能谱获取系统模块库，将能谱获取系统模块库分为信号发生器模块组和梯形成形滤波器模块组，使我们能更方便、快捷的查看、修改和使用这些模块，为核能谱获取系统的研究提供了有力的帮助。 【关键词】：MATLAB SIMUlink 梯形成形 数字滤波器 数字核信号处理 仿真 模块库 核能谱获取
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TL82
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-12
• 1.1 选题的目的和意义8-9
• 1.2 国内外发展历史及现状9-11
• 1.3 论文内容及安排11
• 1.4 本章小结11-12
• 2 数字化随机核脉冲发生器12-38
• 2.1 核信号的特征及数学描述13-21
• 2.1.1 核信号时间分布的统计特性14-15
• 2.1.1.1 探测器计数的涨落14-15
• 2.1.1.2 相邻信号脉冲的时间间隔15
• 2.1.2 探测器输出脉冲幅度统计特征15-17
• 2.1.2.1 电离涨落的统计特征16
• 2.1.2.2 探测器输出脉冲幅度的统计分布16-17
• 2.1.3 核信号波形的数学描述17-19
• 2.1.4 电荷灵敏前放输出噪声特点19-21
• 2.2 核信号数值仿真原理和软件设计21-29
• 2.2.1 核信号仿真算法21-23
• 2.2.2 核信号仿真模型流程图及其模块23-29
• 2.2.2.1 正比计数管+阻容反馈型前放输出核信号仿真模型25-27
• 2.2.2.2 半导体探测器+开关复位型前放输出核信号仿真模型27-29
• 2.3 核信号仿真模型的应用29-37
• 2.3.1 正比计数管+阻容反馈型前放输出~(55)Fe核信号仿真参数设置和仿真结果31-34
• 2.3.2 半导体探测器(Si-PIN半导体)+开关复位型前放输出~(55)Fe核信号参数设置及仿真结果34-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 数字化核信号梯形成形算法研究38-54
• 3.1 数字化核信号的梯形滤波算法39-42
• 3.1.1 梯形滤波算法39-41
• 3.1.2 三角形滤波算法41-42
• 3.2 梯形成形分析软件界面的设计和应用42-49
• 3.2.1 梯形成形分析软件界面设计流程图42
• 3.2.2 梯形成形分析软件界面42-45
• 3.2.3 梯形成形分析软件界面的应用45-49
• 3.3 基于Simulink的成形滤波器模块49-51
• 3.3.1 单指数信号梯形成形模块49-50
• 3.3.2 指数信号梯形成形模块50-51
• 3.4 数字化核信号梯形成形模块的应用51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 4 能谱获取系统模块库54-59
• 4.1 建立能谱获取系统模块库55-56
• 4.2 能谱获取系统模块库的应用56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 结语59-60
• 参考文献60-63
• 硕士在读期间发表论文63-64
• 致谢64

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