[發(fā)明專利]一種NQR相控激勵脈沖發(fā)生器的設計方法

有效

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• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111707694B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 朱凱然;雒媛;于麗娜
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權代理有限公司 11640
• 代理人: 周國勇

本發(fā)明公開了一種NQR相控激勵脈沖發(fā)生器的設計方法，屬于炸藥探測技術領域。所述設計基于LabVIEW和PXI系統(tǒng)實現(xiàn)，所述PXI系統(tǒng)采用任意信號發(fā)生器PXI?5421，所述方法包括：對設備和波形數(shù)據(jù)初始化，設置輸出模式為任意序列，然后配置參數(shù)并寫入波形數(shù)據(jù)；配置輸出序列屬性，使能輸出；設置觸發(fā)模塊。本發(fā)明基于LabVIEW和PXI任意信號發(fā)生器，設計了一種NQR可控相位激勵脈沖發(fā)生器，意圖產(chǎn)生一個微秒級且各參數(shù)可控的射頻激勵脈沖，實現(xiàn)了任意波形信號的產(chǎn)生，靈活切換各脈沖序列，從而實現(xiàn)了對脈沖寬度、脈沖間隔、脈沖個數(shù)和共振頻率等脈沖參數(shù)的精確優(yōu)化控制。

技術領域

本發(fā)明涉及炸藥探測技術領域，特別涉及一種NQR相控激勵脈沖發(fā)生器的設計方法。

背景技術

常規(guī)爆炸物探測方法通常存在缺陷，例如X-射線成像技術大多是探測行李和包裹的密度，要靠操作人員根據(jù)經(jīng)驗來判斷，無法肯定地告知是否含有爆炸物；NMR探測需要大磁體產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，不僅費用較高，而且會對探測人員構成嚴重的輻射威脅等。這是因為它們的檢測都基于次要特征，而不是基于爆炸物的本質(zhì)成分。

NQR(Nuclear?Quadrupole?Resonace，核四極矩共振)是一種固態(tài)射頻譜分析技術，可用于檢測高危爆炸物與違禁物品。爆炸物中¹⁴N元素含量較高，而¹⁴N元素具有典型的NQR特性，在一定的電磁環(huán)境下，不同或相同原子核產(chǎn)生不同的共振頻率，通過檢測接收到的NQR信號，不僅可以判斷其對應哪一種原子核，而且還可以進一步確定是什么物質(zhì)分子。因此NQR技術具有分辨率高、虛警率低、對物質(zhì)識別具有唯一性、不存在放射性物質(zhì)的沾染及隔離等特點。

然而，NQR信號極其微弱(十納伏量級)，通常背景噪聲或器件本身內(nèi)部熱噪聲就足以將其淹沒，且它還極易受到外界射頻的干擾，因此，要實現(xiàn)對NQR信號的探測極為困難。現(xiàn)有技術中，大多數(shù)主要從NQR信號處理算法入手，以求檢測信噪比的提高，但改善程度受到原始信號信噪比低的限制。

目前使用NQR技術探測炸藥成分主要包括黑索金(RDX)、梯恩梯(TNT)、奧克托金(HMA)、太安(PETN)等，由于它們的NQR信號頻率不同，在進行探測時，需要采用不同的激勵脈沖序列才能得到最佳信噪比。常規(guī)方法中通過直流脈沖斬波連續(xù)射頻波的方式來產(chǎn)生所需的射頻(Radio?Rrequency，RF)脈沖，該方法存在的問題是RF脈沖具有相位相干性，而每個脈沖激勵所產(chǎn)生的NQR信號具有不同的初始相位，需增加相敏檢波(Phase-sensitiveDetection，PSD)模塊后才能進行后續(xù)的信號處理。且目前設置激勵脈沖序列參數(shù)存在經(jīng)驗性與特定性，在不同探測環(huán)境中不具備自動調(diào)節(jié)激勵脈沖序列的功能，因而很難得到最大NQR信號。

另外，NQR激勵脈沖發(fā)生器的性能指標，包括分辨率、轉(zhuǎn)換時間、頻率精度、相位精度、幅值進度、頻率步進等，對于NQR信號的強度有顯著的影響。過去由于半導體技術尚未成熟，集成電路沒有得到發(fā)展，大規(guī)模的模擬數(shù)字電路占據(jù)主流，NQR激勵脈沖發(fā)生器一般由模擬正交調(diào)制電路組成，電路集成度低、穩(wěn)定性較差、精度不高、電路復雜調(diào)試起來較為困難。目前，NQR激勵脈沖發(fā)生器主要采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術，其中大部分采用DDS專用芯片，如AD9910、AD9854等，來實現(xiàn)脈沖信號的發(fā)生。

然而，采用硬件方式實現(xiàn)的激勵脈沖發(fā)生器存在儀器功能單一，參數(shù)調(diào)節(jié)不方便，儀器的升級換代困難等缺點，且不具備自動調(diào)節(jié)激勵脈沖序列的功能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明實施例提供了一種NQR相控激勵脈沖發(fā)生器的設計方法，所述設計基于LabVIEW和PXI系統(tǒng)實現(xiàn)，所述PXI系統(tǒng)采用任意信號發(fā)生器PXI-5421，所述方法包括：

對設備和波形數(shù)據(jù)初始化，設置輸出模式為任意序列，然后配置參數(shù)并寫入波形數(shù)據(jù)；

配置輸出序列屬性，使能輸出；

設置觸發(fā)模塊。