一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法技術

本發明專利技術公開了一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法，包括：指數衰減數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形實時數據處理算法；基線扣除方法；彈道虧損量化方法；多種粒子脈沖形狀甄別方法；彈道虧損補償實時數據處理算法。本發明專利技術有效克服核脈沖信號其它數字濾波成形方法在基線扣除、彈道虧損量化與補償、粒子脈沖形狀甄別等數據處理方面的不足，用小波分析方法將數字核脈沖信號濾波成形為墨西哥草帽小波信號。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及放射性測量中數字核脈沖信號的墨西哥草帽小波成形，尤其涉及一種基于小波分析的數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法。
技術介紹
核能譜測量技術綜合了電子技術、核探測技術、計算機技術等多個學科。目前，它已經成為物質成分分析的重要手段之一，在醫學、地質學、生物學、環境學、化學、考古學等學科扮演愈來愈重要的角色。在核輻射測量中，入射粒子的能量和核探測器輸出的脈沖信號幅度成正比，通過測量脈沖信號的幅度就能夠分析出輻射能量。能譜的獲取、分析也是核分析方法中最重要的手段之一，通過對輻射源能譜的獲取和分析可以直接或間接地得到輻射物質的結構、組成元素的種類以及含量等重要信息。傳統的獲取能譜的核譜儀，主要是以電子學器件對核信號進行放大成形、基線恢復、堆積判棄和脈沖信號峰值保持為特點的模擬核譜儀。基于數字濾波成形的全數字化能譜儀逐漸成為核儀器發展的趨勢，數字化能譜儀目前主要采用梯形濾波成形算法，該濾波成形算法不能很好地解決基線漂移后的基線扣除問題、高靈敏地彈道虧損程度量化問題、多種粒子脈沖形狀甄別問題和補償因彈道虧損引起脈沖幅度下降問題，墨西哥草帽小波成形方法能解決上述問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于公開一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法，該方法克服了核脈沖信號其它數字濾波成形方法在基線扣除、彈道虧損量化與補償、粒子脈沖形狀鑒別等數據處理方面的不足，在濾除噪聲的同時，用小波分r>析方法將數字核脈沖信號濾波成形為墨西哥草帽小波信號，解決了核脈沖的數字墨西哥草帽小波成形需求。本專利技術是通過以下技術方案實現的，具體包括：把墨西哥草帽母小波的一階導數作為母小波，與指數衰減核脈沖信號進行小波變換，利用卷積積分性質，可以推導出指數衰減核脈沖信號墨西哥草帽小波成形的系統函數式中τ0為指數衰減信號時間常數，s為小波變換尺度，h(t)為有限長信號，在離散域中，通過求指數衰減核脈沖信號f(n)與有限長信號h(n)的卷積可以實現墨西哥草帽小波成形；直線信號b(t)＝kt+c，式中k，c為常數，b(t)與系統函數系統函數的卷積恒等于0，指數衰減信號疊加b(t)基線，經過墨西哥草帽小波成形后，基線恒等于0，成型后無需再進行基線扣除；在沒有彈道虧損的情況下，核脈沖信號經過墨西哥草帽小波成形后，波形的左右極小值是對稱的，當存在彈道虧損時，成形后的波行左右極小值不再對稱，可以用成形后的波行左右極小值的差值量化彈道虧損程度，該量化值連續，且利用該值衡量彈道虧損具有較高的靈敏度；通過量化彈道虧損程度后，可以根據量化的彈道虧損程度進行多種粒子脈沖形狀甄別；通過量化彈道虧損程度后，可以根據彈道虧損程度量化值采用乘以系數的方法補償因彈道虧損引起的脈沖幅度下降。與現有技術相比，本專利技術的一個或多個實施例可以具有如下優點：有效克服核脈沖信號其它數字濾波成形方法在基線扣除、彈道虧損量化與補償、粒子脈沖形狀甄別等數據處理方面的不足，用小波分析方法將數字核脈沖信號濾波成形為墨西哥草帽小波信號，成形后的波形具有以下較好的特性：成形后的波形基線恒等于0，無需再扣除基線；彈道虧損可以通過墨西哥草帽小波左右兩個極小值的差值量化，量化值連續，且利用該值衡量彈道虧損具有較高的靈敏度；可以通過彈道虧損量化值進行粒子脈沖形狀甄別。本專利技術的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是墨西哥草帽小波成形過程及彈道虧損量化示意圖；其中圖1(a)是無彈道虧損情況下的示意圖；圖1(b)是有彈道虧損情況下的示意圖；說明：(1)M(t)＝f(t)*h(t)：(2)彈道虧損量化為M=hH·k(t),]]>其中k(t)=c1,t1≤t<t2c2,t2≤t<t3......]]>圖2是墨西哥草帽小波成形數據處理并行數字邏輯單元分布圖；圖3是彈道虧損相關量曲線關系圖。具體實施方式容易理解，根據本專利技術的技術方案，在不變更本專利技術的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出本專利技術的多個結構方式和制作方法。因此以下具體實施方式以及附圖僅是本專利技術的技術方案的具體說明，而不應當視為本專利技術的全部或者視為本專利技術技術方案的限定或限制。下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述。指數衰減數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形實時數據處理算法推導如下：墨西哥草帽母小波函數表達式為：g(t)=(1-t2)exp(-t22)---(2-1)]]>g(t)卷積型小波基函數為：gs(t)=1sg(ts)---(2-2)]]>ψ(t)為g(t)的一階導數，則ψ(t)=dg(t)dt=(t3-3t)exp(-t22)---(2-3)]]>其Fouier變換為，ψ^(ω)=2πjω3exp(-ω22)---(2-4)]]>顯然由可容許性條件可知ψ(t)可作為小波母波函數，其卷積型小波基函數為，ψs(t)=1sψ(ts)---(2-5)]]>核輻射探測器前置放大器輸出信號表達式為：f(t)=H·e-tτ0u(t)---(2-6)]]>式(2-6)中H為指數衰減信號脈沖幅度，τ0為指數衰減信號時間常數，u(t)如式(2-7)所示，u(t)=0,t<01,t≥0---(2-7)]]>f(t)求導得，df(t)dt=-1τ0f(t)+H·δ(t)---(2-8)]]>式(2-8)中δ(t)為單位沖激函數，以式(2-5)為小波基函數，對f(t)作小波變換，則Wsf(t)=f(t)*ψs(t)=f(t)*sdgs(t)dt=df(t)dt*sgs(t)---(2-9)]]>代入式(2-2)、式(2-5)和式(2-8)得，f(t)*1s(t3s3-3ts)exp(-t22s2)=-sτ0f(t)*1s(1-t2s2)exp(-t22s2)+H·s·gs(t)---(2-10)]]>整理得，H·s&CenterDo本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法，其特征在于，該數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法包括：指數衰減數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形實時數據處理算法；基線扣除方法；彈道虧損量化方法；多種粒子脈沖形狀甄別方法；彈道虧損補償實時數據處理算法。

【技術特征摘要】
1.一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法，其特征在于，該數字核
脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法包括：指數衰減數字核脈沖信號墨西哥草帽
小波成形實時數據處理算法；基線扣除方法；彈道虧損量化方法；多種粒子脈
沖形狀甄別方法；彈道虧損補償實時數據處理算法。
2.根據權利要求1所述的一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法，
其特征在于，指數衰減數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形實時數據處理算法
推導如下：
核輻射探測器前置放大器輸出信號表達式為：
f(t)=H·e-tτ0u(t)---(1-1)]]>式(1-1)中H為指數衰減信號脈沖幅度，τ0為指數衰減信號時間常數，u(t)
如式(1-2)所示，
u(t)=0,t<01,t≥0---(1-2)]]>令系統函數
h(t)=[t3s4-3ts2+1τ0(1-t2s2)]exp(-t22s2)---(1-3)]]>式(1-3)中τ0為指數衰減信號時間常數，s為小波變換尺度，則f(t)與h(t)
的卷積為：
M(t)=∫-∞+∞f(τ)h(t-τ)dτ=H·(1-t2s2)exp(-t22s2)---(1-4)]]>顯然即h(t)為有限長信號，則h(t)可離散化為，
h(n)=kn=[n3s4-3ns2+1τ0(1-n2s2)]exp(-n22s2),|n|=0,1,2,......,M0,|n|>M---(1-5)]]>式(1-5)中M為正整數，考慮疊加基線因素，式(1-1)可離散化為，
f(n)=kn+c,n=...,-2,-1,Fn=kn+c+H·e-nτ0,n=0,1,...,3N-1kn+c,n=3N,3N+1,...---(1-6)]]>式(1-6)中N為正整數，k,c為常數，已知采樣點Fi，時間常數τ0可由下
式求得，
τ0=NlnΣi=N2N-1Fi-Σi=0N-1FiΣi=2N3N-1Fi-Σi=N2N-1Fi---(1-7)]]>由式(1-4)、式(1-5)和式(1-6)可知，在離散域中，
M(n)=Σi=-MMf(n-i)·ki---(1-8)]]>式(1-8)為指數衰減數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形實時數據處理關
鍵表達式。
3.如權利要求2所述的一種數字核脈沖信號墨西哥草帽小波成形方法，其
特征在于，經過系統函數式(1-3)濾波成形后，波形的基線恒等于0，具體推
導如下：
不妨設式(1-1)疊加了如下基線：
b(t)＝k·t+c(1-9)
式(1-9)中k，c為常數，顯然，
∫-∞...

【專利技術屬性】
技術研發人員：覃章健，李立君，葛良全，
申請(專利權)人：北京中科坤潤科技有限公司，成都理工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11