[發明專利]一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法及系統

在審

• 申請號: 202010572518.8
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111697952A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 周建斌;喻杰;萬文杰;李康
• 申請（專利權）人: 四川新先達測控技術有限公司;中國地質調查局水文地質環境地質調查中心
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 成都為知盾專利代理事務所(特殊普通合伙) 51267
• 代理人: 李漢強

本發明公開了一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法及系統，采用逆系統方法重新推導了PZC電路基于時域的數值遞推解，重構的數字PZC電路物理模型更加通用，簡化了原有的PZC數字模型，并拓寬了數字PZC系統的應用范圍，把模擬PZC系統中只能實現脈沖信號變窄的功能拓展到數字PZC系統既能變窄脈沖還能展寬脈沖信號。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其是一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法。

背景技術

在核輻射測量系統中，探測器輸出的信號特點是前沿上升較快，后沿下降到基線很慢的負指數信號，其頂部隨時間指數規律下降，具體規律可參考1983年王經瑾在原子能出版社發表的核電子學，以及1989年王芝英在原子能出版社發表的核電子技術原理。當計數率較高時，脈沖尾部堆積會引起明顯的基線漂移，造成峰位發生移動和譜儀能量分辨率變壞，且疊加后的脈沖可能完全堵塞后級放大器使其不能正常工作。

核信號處理中，一般第一級是極零相消(pole zero cancellation，PZC)系統，第二級是放大成型系統，第三級是多道或者計數器系統，隨著數字技術的發展，目前的第二級放大成型系統越來越簡單化，第二級的成型等功能已經開始在第三級DPP數字成型能譜系統中來實現。

在多道脈沖幅度分析器的設計中，為了降低脈沖堆積概率，通常在前放輸出信號后主放大器的第一級采用模擬極零相消技術將信號脈沖寬度變窄再將信號輸出到后級放大器。在數字多道脈沖幅度分析器的設計中已經開始研究多種數字變換的方法來進行信號處理，包括數字極零相消技術來調節探測器信號脈沖寬度，電路分析采用Laplace變換或者Z變換(z-transformation)來分析，這些都只能實現輸出的信號比輸入的信號更加的窄，不能實現脈沖的數字信號展寬與變窄。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述技術存在之不足，提出一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法，該方法采用數字微分以及逆系統的方法重新分析了PZC系統，構建了新的數字PZC系統，可以實現脈沖的數字展寬與變窄兩種功能。

為實現上述目的本發明所采用的技術方案是：

一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法,其包括以下步驟：

S1核信號處理：將核信號輸入PZC電路，調節輸出信號的寬度；

S2模數轉換：對S1中輸出的模擬信號通過ADC轉換成數字信號；

S3將數字信號通過數字CR逆變換還原成階躍信號；

S4將階躍信號再經過數字CR變換得到寬度可調的負指數信號。

本發明中所述的一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法，其進一步地優選方案是：S3中CR逆變換的數字解過程如下：基于CR系統的數字解公式其中X(n)為輸入信號數字化，Y(n)為輸出信號數字化，K＝dt/(RC)，將上述公式經過CR逆變換得到

X[n+1]-X[n]＝(1+K)*Y[n+1]-Y[n]

整理得到

X[n+1]-X[n]＝K*Y[n+1]+(Y[n+1]-Y[n])

將該公式做積分變換得到

X[n+1]＝K*ΣY[n+1]+Y[n+1]從而實現數字CR逆變換。

本發明中所述的一種基于數字PZC系統調節脈沖寬度的方法，其進一步地優選方案是：S4中數字CR變換的數字解過程如下：令信號Y[n]經過數字C-R逆系統得到信號為X[n]，信號X[n]通過數字C-R系統得到信號Z[n]則

Z[n+1]＝(Z[n]+X[n+1]-X[n])/(1+K₂)