高计数率下的实时梯形成形算法

针对常见的指数型核脉冲信号,研究了高计数率下的梯形成形算法,特别针对计数率增大所带来的堆积问题进行了研究。提出了一种利用反卷积定位信号到达时刻的算法,有效提升了对堆积脉冲的识别能力,降低了堆积效应对能量分辨率的影响。结合上位机中用LabVIEW编写的采集软件,搭建了一套完整可靠的脉冲幅度分析系统,将梯形成形、堆积判别、能谱构建等一系列功能在现场可编程门阵列(FPGA)中实时实现。将该系统实际应用于使用硅漂移探测器的X射线衍射仪上,获得了良好的结果,在1.8×105 cps(每s计数)的条件下,所得能量分辨率达2.46%。     

脉冲堆积识别与校正的数字处理方法

基于脉冲的高斯成形提出了脉冲堆积校正的数字处理算法。实验表明，该算法可以降低脉冲堆积引起的能量分辨率的损失，同时又不会影响系统的脉冲通过率（Throughout）。     

高集成度自动化γ能谱仪

针对核反应堆安全壳内γ射线在线监测需求,本文设计了一款高集成度、低功耗、高分辨、长续航、可自动测量的γ能谱仪.谱仪选用了高分辨率LaBr_3(Ce)闪烁体探测器,并且设计了有源锥形分压电路为探测器供电,从而提高谱仪的能量响应动态范围.同时设计了低噪声电荷灵敏前置放大器电路对探测器输出信号进行放大,并匹配设计二阶有源低通滤波电路,将前端信号成形为准高斯脉冲信号.采用STM32L4系列微处理器设计了高集成度的多道脉冲幅度分析电路,完成脉冲信号的模数转换和在线数据处理,获得γ能谱.另外,本文还基于CC228P-09Y小型高压电源模块设计了低噪声高压电源电路为LaBr_3(Ce)探测器提供高压;利用STM32L4处理器设计了锂电池供电的电源管理电路,使得谱仪可以实现自动开启工作模式或进入待机模式,从而实现长续航时间自动γ能谱测量功能.对谱仪进行性能测试得到:谱仪能量分辨率为3.0%(@662 keV),且能量响应积分非线性为9.5%,能够长期稳定工作,具有低功耗长续航时间等特点.     

整体平行束X光透镜在实验室EXAFS谱仪中的应用研究

结合整体平行束X光透镜在实验室EXAFS谱仪中应用研究,利用整体平行束X光透镜和粉末衍射仪设计了一种实验室EXAFS谱仪.工作电压和电流分别为25 kV和100 mA时,该谱仪在9.92 keV能量点处,计数率为3.12×104 s-1,在钨杂质的特征谱线Lβ1能量点处,能量分辨率为15.4 eV.整体平行束X光透镜在该谱仪中既起到会聚X射线的作用又可实现高能滤波器的功能.对实验现象进行了理论分析.     

八通道高分辨飞行时间谱仪系统研制

核脉冲信号的时间谱是粒子物理与原子核物理等研究领域所需获取的基本实验信息.在惯性约束聚变（ICF, Inertial Confinement Fusion）中子能谱分布的测量中要求时间分辨谱仪具有多通道同时测量的功能.为此, 研制了一套八通道高分辨飞行时间谱仪系统.该系统采用恒比定时方法进行时间检出;ACAM公司生产的TDC GP2时间测量芯片作为时间测量的核心部件;可编程逻辑器件（FPGA, Field Programmable Gate Array）通过串行外围接口（SPI, Serial Peripheral Interface）控制4片TDC GP2芯片实现了八通道时间间隔测量.使用信号发生器对系统进行了时间分辨能力的测试和标定研究, 其电子学时间分辨率可达60ps.     

配有多丝正比室的穆斯堡尔谱仪

本文介绍了一台配有多系正比室的透射式穆斯堡尔谱仪,它特别适用于样品的快速分析,从而有利于测量精度的提高.文章叙述了多系正比室结构、原理,给出了室性能的测量结果.它对穆斯堡尔源放射的14.4Kev γ射线有较好的能量分辨率和较高的探测效率,特别具有较高的计数率响应,最高计数率可达2×10~6cps,最后,给出了该谱仪的穆斯堡尔谱.     

数字化核能谱测量中影响能量分辨率因素的研究

作者研究了基于脉冲波形采样的新型数字化核能谱测量系统中,对离散的波形数据经过高通数字滤波处理后,改善能量分辨率的情况,及其与数字滤波器截止频率、干扰信号大小等的关系,以及滤波前后信号幅度的变化和线性关系等．     

便携式α-β-γ谱仪设计

现有便携式谱仪无法同时对α-β-γ射线进行测量,使得相关人员对α-β-γ混合场景的评估与处理存在不便,因此研制了一套便携式α-β-γ谱仪以解决上述问题. 谱仪采用PIPS探测器和LaBr3(Ce)探测器分别对α-β粒子和γ射线进行测量,获取高分辨的能谱. 经测试,谱仪的α能量分辨率小于140 keV (5.486 MeV,0.1 atm),α表面发射率响应67.34% (241Am),β表面发射率响应19.13% (90Sr-90Y),γ能量分辨率小于3.4% (662 keV). 因此谱仪可同时测量α-β-γ射线并获取高分辨的能谱,有助于相关人员对测量现场做出快速准确的评估与处理.     

一种提高脉冲激光测距中时间测量精度的方法

脉冲激光测距的应用非常广泛,其中提高测距精度是该项技术的核心之一.为实现脉冲激光测距的高精度,提出一种时间间隔测量的方法.设计采用单片机控制时间测量芯片,对发射脉冲和返回脉冲信号延迟进行测量,同时利用时间测量芯片对测量结果进行自动校准,并采用定比例时点判别可减小信号变化对时点判别的影响.通过定点测量,结果表明该方法简化了器件设计,达到了较高的测距精度,最后分析了影响脉冲激光测距精度的误差的原因.     

高精度脉冲式激光测速中的单周期抖动误差的研究

研究了脉冲式激光测速中单周期抖动误差的成因,并推导了其理论最大值的计算公式.分析比较了两种减小单周期抖动误差的方法,模拟插入法和数字插入法.在实际的脉冲式激光雷达系统中,获得不同时间分辨率下的测速误差.通过对实验数据的分析,得出在小于0.3 m/s测速标准偏差的要求下,需要达到的时间分辨率.最后给出结论.     

基于CPLD的数字电子钟仿真研究

本文介绍了基于CPLD数字电子钟的设计方法,在CPLD内部规划了秒脉冲发生电路、两个60进制计数器(秒、分计数)、1个12进制计数器(时计数)。在MAX+PLUSⅡ软件中此电路得到了仿真验证。     

浅水区斜坡人工岛海冰危害及减灾措施

为减轻海冰对斜坡人工岛的灾害性影响,经过现场调查和分析,揭示了由于大面积冰盘的能量使其一部分与斜坡人工岛发生作用而产生爬坡、破坏和堆积现象,确定了斜坡人工岛前海冰堆积体的形状.现场调查和物理模型试验结果表明,采用曲面破冰结构诱导海冰在斜坡人工岛前形成堆积体,可以增加海冰接触人工岛的能量消耗,降低海冰对斜坡人工岛的危害.     

基于压缩传感的直接序列超宽带码序列估计算法

直接序列超宽带(DS-UWB)通过一组伪随机码调制脉冲信号的极性,具有较强的军事通信隐蔽性。针对军事对抗中直接序列超宽带中的码序列估计问题,为降低数字前端采样率,基于压缩传感理论,提出了一种低于奈奎斯特采样率下的码序列盲估计算法。通过对分段压缩信号进行累积,得到协方差矩阵的估计值,进而对协方差矩阵的特征值分解得到码序列的估计以及符号帧级的同步偏移值估计。理论分析和仿真证明了所提方法的有效性。     

Warped time lens in temporal imaging for optical real-time data compression

We introduce for the first time the concept of anamorphic temporal imaging and its application to analog data compression in a time lens. Placed in front of a conventional spectrometer, this technique enhances the spectral resolution and the update rate. More importantly, it performs real-time optical data compression to reduce the volume of the generated digital data. Our technique introduces the concept of the warped time lens. We show that a specific class of warped time-to-frequency mapping operations combined with the nonlinear operation inherent in a photo-detector compresses the time-bandwidth product in a temporal imaging system. We employ our newly introduced Stretched Modulation Distribution to design the warp profile. Using this method, the narrow spectral features beyond the spectrometer resolution can be captured and at the same time the output bandwidth and hence the record length is minimized. The reduction in the record length results in higher update rate for the spectrometer without sacrificing the spectral resolution or bandwidth. Our method also benefits from amplitude and phase detection to recover the input complexfield spectrum. By compressing the time-bandwidth product, anamorphictemporal imaging addresses the Big Data problem in such highthroughput instruments.     

基于脉冲交错的ISAR成像雷达资源自适应调度算法

针对多功能相控阵雷达成像任务的调度问题,提出了一种基于脉冲交错的成像雷达资源调度算法。该方法首先根据目标特征认知结果计算稀疏孔径ISAR成像所需的雷达资源,在此基础上,建立合理的脉冲交错驻留的资源调度模型,在时间与能量资源双重约束下对雷达资源进行合理分配,优化脉冲交错实现方法,并提出了平均交错度(AID)作为衡量雷达成像任务资源调度的性能指标,最后采用基于压缩感知的稀疏孔径ISAR成像方法对不同目标分别成像,在满足目标期望成像分辨率的前提下,显著提高雷达资源利用率。仿真实验验证了该算法的可行性。     

机载SAR成像运补中陀螺仪量化误差影响研究

在机载SAR运动补偿中陀螺仪的脉冲计数量化噪声是IMU解算误差的影响因素之一,不合理的脉冲当量值会对后续运补造成一定的影响。论文通过建立陀螺仪的量化噪声模型,从理论上推导了量化噪声经惯性解算后的统计分布,并通过成像仿真分析了量化噪声对不同波段SAR成像分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比的影响。仿真结果表明量级为 角秒/脉冲的陀螺仪脉冲当量可以满足SAR成像指标要求,从而可以作为平均意义上SAR系统的最优选择。     

基于FPGA的正弦波PWM信号发生器的设计

采用Altera公司的Cyclone系列FPGA为数字平台,利用Quartus II6.0已有的模块在FPGA中设计出了PWM信号发生器,整个系统可以实现频率、幅度均可调的信号输出。在产生某一频率信号时,让采样脉冲的周期保持不变,在每一个采样周期内改变一次占空比,改变的规律按正弦表变化;在产生高低不同频率的信号时,为了降低对滤波电路的复杂度,采用插空法使得输出的PWM波频率恒定。经过验证,设计系统的输出信号具有以下特点:稳定性和平滑性均较好,相比传统的信号产生方式,具有较高的频率分辨率,且易于实现频率幅度的数控调制,输出信号频率在1 Hz～1 MHz可调。     

圆盘天线电磁脉冲能量的慢衰规律及其在地矿探测中的应用研究

用圆盘天线电磁脉冲能量传播规律的积分表达式,严格证明了减少激励脉冲的上升时间或提高载波频率都可以降低电磁脉冲传播过程中的能量衰减速率。并以变质岩和火成岩为例,证明了这种慢衰减特性可以在保证精度的前提下大幅度地提高地矿的探测深度,为电磁测矿提供一种新的方法。     

数字相位计的量程自动转换系统设计

为了保证数字相位计的使用安全和测量精确,本文设计了一种基于干簧继电器控制的新型量程自动转换系统．该系统的控制逻辑是通过计数器分别对电路中过量脉冲和欠量脉冲信号计数来实现的,每一次的计数会使不同的继电器导通,从而进入不同的量程通道,直到进入合适的通道才停止计数．该电路包括衰减器、幅值检测电路、脉冲发生电路、换程控制电路,整个电路系统测量精度高,稳定可靠,移植性强,具有非常重要的意义．     

用频域方法实时计算运动中的脉搏数

为准确实时地检测出运动过程中人体的心率值 ,改进传统的心率计算方法是非常必要的。文中介绍了基于频域计算的离散 Fourier变换 (DFT)算法——改进的戈泽尔算法 ,实现了时域信号的频域分析。它克服了运动过程中所带进的干扰、减少了必须用于 DFT算法计算所需的脉搏包络的数据长度和 DFT所需的时间。文中还介绍了使用近红外光传感器检测脉搏波的方法 ,以及算法在 8bit的 EPSON单片机上的实现 ,并研制出了原型样机用于实际的检测。结果表明系统在实时脉搏检测上得到了比传统脉搏检测方法更好的效果