将脉冲处理技术引入综合型实验的研究与探索
发布时间：2021-04-12 15:20
以"光谱测量实验"为基础,结合目前核脉冲处理领域的科研热点,设计一个综合型实验,在FPGA的脉冲处理单元中实施一种脉冲甄别技术,对不同时刻突变的脉冲及其成形结果进行甄别分析,从而筛选出需要剔除的脉冲。将脉冲剔除技术引入到光谱测量中。通过实验可以锻炼学生文献阅读的能力,使用MATLAB仿真软件模拟实际问题的能力以及通过实验装置验证仿真结果的能力。实践表明,在高校实验教学中引入行业最新的科研热点,不仅有利于激发学生的创新思维,也对学生的科研能力和综合运用能力具有良好的效果。
【文章来源】：国外电子测量技术. 2020,39(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
X射线光谱测量装置的硬件组成
如图2所示，探测器输出的弱电流在反馈电容Cf上进行一定时间的积分，并将积分得到的结果存储在采样保持电容上由测量电路进行测量，最终得到一个正比于电流与积分时间乘积的输出电压[11]。开关S1与前放电路一起构成的开关积分器在实现运算放大的同时也具有积分效应，等效于低通滤波[12]。目前多数半导体探测器都在内部集成了开关复位型前置放大器，反馈电容Cf上累计的电荷通过复位开关S1闭合迅速放电，输出信号为阶跃信号[13]。受到复位开关的影响，每个阶跃信号的宽度并不一致，每次开关复位时当前的阶跃信号就会突变到0，这就造成了某些阶跃信号的宽度过窄，这些信号经过CR微分电路后输出为负指数信号，在后续脉冲成形过程中，宽度过窄的脉冲形成的负指数信号也是不完整的，其成形结果也会受损[14]。实际测量中产生的突变的阶跃信号如图3所示，由图3可以看出，当阶跃脉冲堆积到一定限度，开关复位型前置放大电路将进行复位，与此同时阶跃信号直接跳变为0。由于跳变的时刻是随机的，倘若最后一个阶跃信号电平保持时间不够，经过CR微分处理之后就会形成一个不完整的负指数脉冲。由于电容充放电的电荷量是一定的，在高计数率的测量背景下，前置放大器的输出信号跳变的频率必然会升高，出现跳变的次数也会随之增加[15]。
实际测量中产生的突变的阶跃信号如图3所示，由图3可以看出，当阶跃脉冲堆积到一定限度，开关复位型前置放大电路将进行复位，与此同时阶跃信号直接跳变为0。由于跳变的时刻是随机的，倘若最后一个阶跃信号电平保持时间不够，经过CR微分处理之后就会形成一个不完整的负指数脉冲。由于电容充放电的电荷量是一定的，在高计数率的测量背景下，前置放大器的输出信号跳变的频率必然会升高，出现跳变的次数也会随之增加[15]。当被测对象分别为241 Am标准源（活度为3.7×108Bq）和55Fe标准源（活度为7.4×105Bq）时，示波器抓取到的前放输出的阶跃信号如图3所示。由图3可以看出采用不同活度的源进行测试时，由于241 Am源活度比55Fe源活度高，相同时间内产生粒子数也越高，测量241 Am源时使电容充满需要的时间更短，复位频率更高，因此241 Am源产生突变脉冲的可能性就更大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]将荧光检测技术引入本科实验教学的实践与探索[J]. 叶君,熊犍,吴胜龙,何婉芬. 实验技术与管理. 2019(03)
[2]立足教学面向科研的综合研究型实验[J]. 张红,任淑霞,高勇军. 实验室研究与探索. 2019(02)
[3]光诱导化学蒸气发生技术在实验教学中的应用[J]. 邓冬艳,宋红杰,齐悦. 实验技术与管理. 2018(12)
[4]精细X荧光光谱中伪峰剔除方法的研究[J]. 周伟,刘泽威,周航,梁菲惜,张蓉舟. 光谱学与光谱分析. 2018(11)
[5]Multisim在核电子学虚拟仿真实验中的应用[J]. 杨强,刘军,翟娟,张庆贤,刘秋实. 实验室研究与探索. 2018(05)
[6]矿山尾矿中微量银元素快速检测方法的研究[J]. 周伟,喻杰,周建斌,万文杰,马英杰,许助,费鹏. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[7]改进X荧光光谱仪快速检测土壤中重金属（英文）[J]. 喻杰,洪旭,马英杰,周建斌,王义强,王敏,卢远盛. 光谱学与光谱分析. 2016(10)
[8]一种新型的电流灵敏前置放大器[J]. 郑健,杨自觉,王立强. 核电子学与探测技术. 2002(02)
博士论文
[1]EDXRF法检测大米中痕量重金属元素的关键技术研究[D]. 张丽娇.成都理工大学 2017
硕士论文
[1]EDXRF分析稻米中重金属Cd的最佳探测装置研究[D]. 辜润秋.成都理工大学 2016
[2]不同靶材对能量色散X射线荧光光谱检测影响[D]. 李鑫伟.长春理工大学 2014
本文编号：3133527
【文章来源】：国外电子测量技术. 2020,39(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
X射线光谱测量装置的硬件组成
如图2所示，探测器输出的弱电流在反馈电容Cf上进行一定时间的积分，并将积分得到的结果存储在采样保持电容上由测量电路进行测量，最终得到一个正比于电流与积分时间乘积的输出电压[11]。开关S1与前放电路一起构成的开关积分器在实现运算放大的同时也具有积分效应，等效于低通滤波[12]。目前多数半导体探测器都在内部集成了开关复位型前置放大器，反馈电容Cf上累计的电荷通过复位开关S1闭合迅速放电，输出信号为阶跃信号[13]。受到复位开关的影响，每个阶跃信号的宽度并不一致，每次开关复位时当前的阶跃信号就会突变到0，这就造成了某些阶跃信号的宽度过窄，这些信号经过CR微分电路后输出为负指数信号，在后续脉冲成形过程中，宽度过窄的脉冲形成的负指数信号也是不完整的，其成形结果也会受损[14]。实际测量中产生的突变的阶跃信号如图3所示，由图3可以看出，当阶跃脉冲堆积到一定限度，开关复位型前置放大电路将进行复位，与此同时阶跃信号直接跳变为0。由于跳变的时刻是随机的，倘若最后一个阶跃信号电平保持时间不够，经过CR微分处理之后就会形成一个不完整的负指数脉冲。由于电容充放电的电荷量是一定的，在高计数率的测量背景下，前置放大器的输出信号跳变的频率必然会升高，出现跳变的次数也会随之增加[15]。
实际测量中产生的突变的阶跃信号如图3所示，由图3可以看出，当阶跃脉冲堆积到一定限度，开关复位型前置放大电路将进行复位，与此同时阶跃信号直接跳变为0。由于跳变的时刻是随机的，倘若最后一个阶跃信号电平保持时间不够，经过CR微分处理之后就会形成一个不完整的负指数脉冲。由于电容充放电的电荷量是一定的，在高计数率的测量背景下，前置放大器的输出信号跳变的频率必然会升高，出现跳变的次数也会随之增加[15]。当被测对象分别为241 Am标准源（活度为3.7×108Bq）和55Fe标准源（活度为7.4×105Bq）时，示波器抓取到的前放输出的阶跃信号如图3所示。由图3可以看出采用不同活度的源进行测试时，由于241 Am源活度比55Fe源活度高，相同时间内产生粒子数也越高，测量241 Am源时使电容充满需要的时间更短，复位频率更高，因此241 Am源产生突变脉冲的可能性就更大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]将荧光检测技术引入本科实验教学的实践与探索[J]. 叶君,熊犍,吴胜龙,何婉芬. 实验技术与管理. 2019(03)
[2]立足教学面向科研的综合研究型实验[J]. 张红,任淑霞,高勇军. 实验室研究与探索. 2019(02)
[3]光诱导化学蒸气发生技术在实验教学中的应用[J]. 邓冬艳,宋红杰,齐悦. 实验技术与管理. 2018(12)
[4]精细X荧光光谱中伪峰剔除方法的研究[J]. 周伟,刘泽威,周航,梁菲惜,张蓉舟. 光谱学与光谱分析. 2018(11)
[5]Multisim在核电子学虚拟仿真实验中的应用[J]. 杨强,刘军,翟娟,张庆贤,刘秋实. 实验室研究与探索. 2018(05)
[6]矿山尾矿中微量银元素快速检测方法的研究[J]. 周伟,喻杰,周建斌,万文杰,马英杰,许助,费鹏. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[7]改进X荧光光谱仪快速检测土壤中重金属（英文）[J]. 喻杰,洪旭,马英杰,周建斌,王义强,王敏,卢远盛. 光谱学与光谱分析. 2016(10)
[8]一种新型的电流灵敏前置放大器[J]. 郑健,杨自觉,王立强. 核电子学与探测技术. 2002(02)
博士论文
[1]EDXRF法检测大米中痕量重金属元素的关键技术研究[D]. 张丽娇.成都理工大学 2017
硕士论文
[1]EDXRF分析稻米中重金属Cd的最佳探测装置研究[D]. 辜润秋.成都理工大学 2016
[2]不同靶材对能量色散X射线荧光光谱检测影响[D]. 李鑫伟.长春理工大学 2014
本文编号：3133527
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