一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法及系统

本发明属于信号处理，具体涉及一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法及系统。

背景技术：

1、在核技术及其应用中，核脉冲信号的展开是核脉冲信号数字成形中的关键技术，它对于合成梯形脉冲、高斯脉冲以及cusp-like等常见脉冲形状和获取入射粒子的数量信息和时间信息等具有重要意义。

2、在信号与系统中，冲激信号具有一个重要性质，即它与任何信号卷积等于信号本身。因此，如果能够将核脉冲信号成形为冲激信号，理论上就可以通过卷积将其成形为想要的脉冲形状，如梯形、高斯，cusp-like，sin-like。

3、在以往的冲激成形研究中，是将探测器的输出信号等效为阶跃、指数、双指数信号三种模型，并作为输入信号。然后，将冲激信号δ(t)作为输出信号，通过z变换的方式实现阶跃信号冲激成形、指数信号冲激成形以及双指数信号冲激成形。但是，通过z变换方式得到的冲激响应的数字解往往是递归表达式，会导致很大的计算量，从而影响脉冲信号的成形速度。valentin t.jordanov同样是以阶跃信号、指数衰减信号、以及双指数信号（指数卷积）作为核脉冲信号数学模型，通过构建不同模型对应的δ(t)，建立了冲激成形系统传递函数，从而实现核脉冲信号冲激成形。但是通过这种方式并不是所有类型的信号都可以展开，尤其是在极短的时间尺度上，并且这种方式更加偏向于从数学转换的角度来得到冲激信号。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述存在之不足，提供一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法及系统，本发明对核脉冲信号产生过程中要经过的每个具体电路进行分析，然后依据这些实际电路采用逆向推导思维建立逆系统，实现核脉冲信号生成步骤的逆推，从而将核脉冲信号展开为冲激信号。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其包括以下步骤，

4、s1、探测器输出端经过测量系统将信号转换成核脉冲信号；

5、s2、求解测量系统中每个电路的逆系统；

6、s3、根据s2中得到的逆系统函数将核脉冲信号与测量系统中每个电路过程顺序的反向递推从而实现核脉冲信号的展开为冲激信号。

7、进一步地，s2中求解测量系统中每个电路的逆系统是根据基尔霍夫电流定律或z变换或逆z变换来实现的。

8、进一步地，s1中所述测量系统中的电路包括探测器输出等效rc电路、开关复位型前置放大器、cr电路。

9、进一步地，探测器输出等效rc电路逆系统的离散系统函数为，；

10、开关复位型前置放大器逆系统的离散系统函数为其中prea-reset代表的是开关复位型前置放大器；

11、cr电路逆系统的离散系统函数为，，

12、上述公式中，z-1为单位延迟因子，r1、c1表示cr电路的电阻和电容值，r2、c2分别表示为rc电路的电阻和电容值，ts为adc采样周期。

13、进一步地，s3中反向递推过程如下，将探测器输出转换成的双指数核脉冲信号作为输入信号经过cr电路逆系统得到具有上升沿的阶跃信号，然后将具有上升沿的阶跃信号输入开关复位型前置放大器逆系统得到指数衰减信号，最后将得到的指数衰减信号输入探测器输出等效rc电路逆系统得到冲激信号。

14、进一步地，s1中所述测量系统中的电路包括探测器输出等效rc电路、阻容反馈型前置放大器、pzc电路。

15、进一步地，探测器输出等效rc电路逆系统的离散系统函数为，；

16、阻容反馈型前置放大器逆系统的离散系统函数为，，其中prea-resis代表的是阻容反馈型前置放大器；

17、pzc电路逆系统的离散系统函数为，，

18、其中，z-1为单位延迟因子，ts为adc采样周期，rpz为pzc电路的可变电阻，r3、c3分别为定值电阻和电容值。

19、进一步地，s3中反向递推过程如下，将探测器输出转换成的双指数核脉冲信号作为输入信号经过pzc电路逆系统得到展宽的双指数信号，然后将展宽的双指数信号输入阻容反馈型前置放大器逆系统得到指数衰减信号，最后将得到的指数衰减信号输入探测器输出等效rc电路逆系统得到冲激信号。

20、本发明还提供了一种用于实现上述方法的核脉冲信号展开为冲激信号的系统，其包括：

21、探测器，输出初始信号，并输入测量系统；

22、测量系统，将探测器输出信号转换成核脉冲信号；

23、反向递推系统，所述反向递推系统为测量系统中每个电路的反向递推的逆系统，核脉冲信号经过反向递推系统后展开为冲激信号。

24、进一步地，测量系统包括探测器输出等效rc电路、开关复位型前置放大器、cr电路，或包括探测器输出等效rc电路、阻容反馈型前置放大器、pzc电路；

25、所述反向递推系统包括cr电路逆系统、开关复位型前置放大器逆系统、探测器输出等效rc电路逆系统，或包括pzc电路逆系统、阻容反馈型前置放大器逆系统、探测器输出等效rc电路逆系统。

26、本发明相比现有技术具有如下优点：

27、本发明对核脉冲信号处理过程中要经过的每个具体电路进行分析，然后依据这些实际电路采用逆向推导思维建立逆系统，实现核脉冲信号生成步骤的逆推，从而将核脉冲信号展开为冲激信号，该方法可以很好的将核脉冲信号展开为冲激信号，且有利于获得很窄宽度的脉冲信号和分离堆积脉冲提高脉冲计数。

技术特征：

1.一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，s2中求解测量系统中每个电路的逆系统是根据基尔霍夫电流定律或z变换或逆z变换来实现的。

3.根据权利要求1所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，s1中所述测量系统中的电路包括探测器输出等效rc电路、开关复位型前置放大器、cr电路。

4.根据权利要求3所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，s3中反向递推过程如下，将探测器输出转换成的双指数核脉冲信号作为输入信号经过cr电路逆系统得到具有上升沿的阶跃信号，然后将具有上升沿的阶跃信号输入开关复位型前置放大器逆系统得到指数衰减信号，最后将得到的指数衰减信号输入探测器输出等效rc电路逆系统得到冲激信号。

6.根据权利要求1所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，s1中所述测量系统中的电路包括探测器输出等效rc电路、阻容反馈型前置放大器、pzc电路。

7.根据权利要求6所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法，其特征在于，s3中反向递推过程如下，将探测器输出转换成的双指数核脉冲信号作为输入信号经过pzc电路逆系统得到展宽的双指数信号，然后将展宽的双指数信号输入阻容反馈型前置放大器逆系统得到指数衰减信号，最后将得到的指数衰减信号输入探测器输出等效rc电路逆系统得到冲激信号。

9.一种核脉冲信号展开为冲激信号的系统，其特征在于包括：

10.根据权利要求9所述的一种核脉冲信号展开为冲激信号的系统，其特征在于，测量系统包括探测器输出等效rc电路、开关复位型前置放大器、cr电路，或包括探测器输出等效rc电路、阻容反馈型前置放大器、pzc电路；

技术总结
本发明公开了一种核脉冲信号展开为冲激信号的方法及系统，属于信号处理技术领域。本发明对核脉冲信号处理过程中要经过的每个具体电路进行分析，然后依据这些实际电路采用逆向推导思维建立逆系统，实现核脉冲信号生成步骤的逆推，从而将核脉冲信号展开为冲激信号，该方法可以很好的将核脉冲信号展开为冲激信号，且有利于获得很窄宽度的脉冲信号和分离堆积脉冲提高脉冲计数。

技术研发人员：洪旭,李林,杨小艳,周建斌,马英杰
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15