高计数率数字化谱仪信号处理技术研究

发布时间：2017-09-29 16:31

  本文关键词：高计数率数字化谱仪信号处理技术研究

  更多相关文章： 在线检测 研究试验平台 平滑滤波 寻峰 重叠峰处理

【摘要】：煤炭作为火力发电厂的主要燃料,对其组成成分进行在线精确测量,可实时指导火电厂锅炉的优化燃烧,提高燃烧效率,减少污染物排放,降低不良事故的发生率。瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)是实现煤炭等块状物料在线检测的主流方法,高计数率数字化伽玛能谱多道分析仪是保障物料成分高精度在线测量的核心部件,本文针对高计数率脉冲信号的获取和处理、高分辨率伽玛能谱的形成等关键技术进行理论分析和实验研究。本文首先进行了测试平台的研究设计,选用了大规格的晶体探测器和高速模数转换器,在对煤炭等物料进行检测时,单位时间内可采集到更多的特征伽玛射线信号；同时设计并开发了信号分析处理平台,以实现数字化脉冲信号的平滑滤波算法,生成有效的伽玛能谱,可提供信号处理算法的比较、验证和评价。本文研究分析了闪烁体晶体探测器获取的伽玛信号脉冲特征,研究分析了多种滤波算法的特点,在此基础上主要针对最小二乘滤波法和无限脉冲响应滤波中的巴特沃斯滤波器、切比雪夫Ⅰ型滤波器、切比雪夫Ⅱ型滤波器、椭圆滤波器进行实验验证。研究结果表明：三阶巴特沃斯低通滤波为最适用于高计数率数字化谱仪信号脉冲平滑滤波的算法,最佳滤波截止频率为1.5MHz。本文研究了从数字脉冲信号到伽玛能谱的建立过程,针对高计数率下存在的脉冲信号堆积效应,本文提出了四种信号脉冲寻峰算法和四种信号脉冲重叠峰处理算法。在信号分析处理平台上,分析比较了上述算法所形成的伽玛能谱的氢峰分辨率、计数率以及信号处理时间。研究结果表明：导数寻峰法和多点比较寻峰法为最适用于谱仪信号脉冲寻峰的算法；按阈值删除法和模型库处理法为最适用于谱仪信号脉冲重叠峰处理的算法。最后通过对煤样的在线检测实验得出,本文研究的高计数率数字化伽玛能谱多道分析仪,在性能上明显优于传统基于中小规格晶体探测器的电子学谱仪。
【关键词】：在线检测 研究试验平台 平滑滤波 寻峰 重叠峰处理
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621;TH842
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 课题的提出及其意义9-10
• 1.2 国内外研究的现状10-13
• 1.2.1 谱仪技术的发展10-11
• 1.2.2 数字化谱仪信号处理算法的研究概述11-13
• 1.3 本论文的主要研究内容13-14
• 1.4 小结14-15
• 第二章 研究试验平台设计15-27
• 2.1 瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)简介15-16
• 2.2 检测试验平台研究设计16-23
• 2.2.1 高计数率数字化伽玛能谱多道分析仪的组成及工作过程16-17
• 2.2.2 伽玛能谱多道分析仪的硬件组成及基本原理17-22
• 2.2.2.1 晶体探测器17-18
• 2.2.2.2 光电倍增管18-19
• 2.2.2.3 前置处理电路19
• 2.2.2.4 高速采集卡19-22
• 2.2.3 检测试验平台结构设计22-23
• 2.3 信号分析处理平台设计开发23-25
• 2.3.1 信号分析处理平台设计开发环境及语言介绍23
• 2.3.2 信号分析处理平台界面及功能介绍23-25
• 2.4 实验分析指标25-26
• 2.5 小结26-27
• 第三章 脉冲信号数字化滤波技术研究27-44
• 3.1 脉冲信号特征分析27-29
• 3.1.1 数字脉冲信号干扰特征27-29
• 3.1.2 数字脉冲信号峰型特征29
• 3.2 信号滤波算法概述29-32
• 3.3 脉冲信号数字化滤波算法研究32-37
• 3.3.1 最小二乘滤波32-33
• 3.3.2 无限脉冲响应滤波33-37
• 3.4 脉冲信号数字化滤波算法实验研究37-43
• 3.4.1 滤波算法实验分析37-39
• 3.4.2 巴特沃斯滤波阶次与滤波截止频率分析39-43
• 3.5 小结43-44
• 第四章 数字化能谱实现技术的研究44-77
• 4.1 伽玛能谱信号的建立44-45
• 4.2 信号脉冲寻峰算法研究45-58
• 4.2.1 几种常见的寻峰算法45-50
• 4.2.1.1 导数寻峰法45-47
• 4.2.1.2 简单比较寻峰法47-48
• 4.2.1.3 对称零面积变换寻峰法48-49
• 4.2.1.4 协方差寻峰法49-50
• 4.2.2 针对信号脉冲的寻峰算法研究50-58
• 4.2.2.1 针对信号脉冲的简单比较寻峰法50-52
• 4.2.2.2 基于导数法和简单比较法的联合寻峰算法52-54
• 4.2.2.3 基于导数累加和简单比较法的联合寻峰算法54-56
• 4.2.2.4 多点比较寻峰法56-58
• 4.3 信号脉冲重叠峰处理算法研究58-63
• 4.3.1 按阈值判断删除的重叠峰处理算法58-59
• 4.3.2 基于脉冲模型的重叠峰分离算法59-61
• 4.3.3 基于脉冲模型库的重叠峰分离算法61-62
• 4.3.4 基于最小二乘拟合的重叠峰分离算法62-63
• 4.4 脉冲信号寻峰与重叠峰处理算法实验研究63-75
• 4.4.1 实验中寻峰算法及重叠峰处理算法的参数设定63-64
• 4.4.2 脉冲信号寻峰算法实验研究64-68
• 4.4.3 脉冲信号重叠峰处理算法实验研究68-75
• 4.5 高计数率数字化谱仪与传统电子学谱仪的实验比较75-76
• 4.6 小结76-77
• 第五章 总结及展望77-79
• 5.1 总结77-78
• 5.2 后续研究展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 作者在研究生期间主要学术成果84

【参考文献】

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本文编号：943104