基於iir濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法

2023-07-25 04:38:51

基於iir濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於IIR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法，包括以下步驟：根據模擬高斯成形系統的頻率響應的幅度譜，確定IIR數字濾波器的設計指標，即IIR數字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減；確定所需濾波器的類型（巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器）；根據選擇的濾波器的類型以及設計指標，在MATLAB中計算出對應的IIR數字濾波器的系統函數的係數，得到IIR數字濾波器的系統函數；用IIR數字濾波器對數字核脈衝信號進行處理，實現數字核脈衝信號的高斯成形。該方法在濾除噪聲的同時，用較低的階數將數字核脈衝信號成形為準高斯信號，成形後的波形具有較好的準高斯特性。
【專利說明】基於MR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及放射性測量中數字核脈衝信號的高斯成形，尤其涉及一種基於無限衝激響應(IIR)濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法。
【背景技術】
[0002]核能譜測量技術作為一種對物質成分進行分析的重要方法，由於準確、靈敏、無損等特點，在眾多領域中得到廣泛應用。在傳統的核能譜測量儀器中，為了提高信噪比以及滿足後級電路對信號波形的需要，常用模擬Sallen-Key濾波器將模擬核脈衝信號濾波成形為準高斯波形。由於數字濾波成形可避免模擬濾波器固有的溫度漂移、噪聲、電壓漂移等問題，數字濾波成形技術的研究引起了科研工作者的密切關注。基於IIR濾波器實現對數字核脈衝信號的濾波成形處理，在濾除噪聲的同時，可用較低的階數將數字核脈衝信號濾波成形為準高斯信號。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於公開一種基於IIR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法，該方法克服了核脈衝信號模擬高斯成形的不足，在濾除噪聲的同時，用較低的階數將數字核脈衝信號濾波成形為準高斯信號，解決了核脈衝的數字高斯成形需求。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的，具體包括以下步驟:
根據模擬高斯成形系統的電路，得到系統電路輸入信號與輸出信號的微分方程，將微分方程在時域中進行求解，獲得模擬高斯成形系統的單位衝激響應，對單位衝激響應進行傅立葉變換，得到模擬高斯成形系統的頻率響應；
根據模擬高斯成形系統的頻率響應的幅度譜，確定IIR數字濾波器的設計指標，即IIR數字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減；
確定所需濾波器的類型(巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器)；
根據選擇的濾波器的類型以及設計指標，在MATLAB中計算出對應的IIR數字濾波器的系統函數的係數，得到IIR數字濾波器的系統函數；
用IIR數字濾波器對數字核脈衝信號進行處理，實現數字核脈衝信號高斯成形。
[0005]與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點:
有效克服模擬高斯成形系統的不足，用較低的階數實現對數字核脈衝信號的濾波成形，成形後的波形具有較好的準高斯特性。
[0006]本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中:
圖1是基於IIR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法流程圖；
圖2是模擬高斯成形系統的電路原理圖；
圖3是模擬高斯成形系統頻率響應的幅度譜；
圖4是實測核脈衝信號濾波成形後的波形圖。
【具體實施方式】
[0008]容易理解，根據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出本發明的多個結構方式和製作方法。因此以下【具體實施方式】以及附圖僅是本發明的技術方案的具體說明，而不應當視為本發明的全部或者視為本發明技術方案的限定或限制。
[0009]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述。
[0010]如圖1所示，為基於IIR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法，該方法包括以下步驟:
步驟10根據模擬高斯成形系統的電路，得到系統電路輸入信號與輸出信號的微分方程，在時域中推導出模擬高斯成形系統的衝激響應，在對其進行傅立葉變換，得到模擬高斯成形系統的頻率響應，即模擬Sallen-Key濾波器的頻率響應，包括如下步驟Al-Cl:
Al根據模擬Sallen-Key濾波器的電路原理圖(如圖2所示)，列出圖中輸入信號f(t)與輸出信號y(t)之間的數學關係為:
【權利要求】
1.基於IIR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法，其特徵在於，所述方法包括: (1)根據模擬高斯成形系統的電路，得到系統電路輸入信號與輸出信號的微分方程，在時域中求解出模擬高斯成形系統的單位衝激響應，對單位衝激響應進行傅立葉變換，推導出模擬高斯成形系統的頻率響應； (2)根據模擬高斯成形系統的頻率響應的幅度譜，確定IIR數字濾波器的設計指標，SPIIR數字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減； (3)確定所需濾波器的類型(巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器)； (4)根據選擇的濾波器的類型以及設計指標，在MATLAB中計算出對應的IIR數字濾波器的系統函數的係數，得到IIR數字濾波器的系統函數； (5)用IIR數字濾波器對數字核脈衝信號進行處理，實現數字核脈衝信號高斯成形。
2.根據權利要求1所述的基於IIR濾波器的數字核脈衝信號高斯成形方法，其特徵在於，所述(3)確定所需濾波器的類型，可以選擇巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器或橢圓濾波器，不同類型的濾波器，其幅頻響應具有不同的特點，巴特沃斯濾波器的幅頻響應在通帶內具有最大平坦的特性，並且在通帶和阻帶內，隨著頻率的增加而單調地下降；切比雪夫I型濾波器的幅頻響應在通帶內等波紋變化，阻帶內單調下降；切比雪夫II型濾波器的幅頻響應在通帶內單調下降，阻帶內有等波紋變化；橢圓濾波器的幅頻響應在通帶和阻帶內均為等波紋的，選擇不同類型的濾波器，推導出的IIR數字濾波器的系統函數不同，但都可實現對數字核脈衝信號的濾波成形。
【文檔編號】G01T1/36GK103777228SQ201410066240
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】葛青, 葛良全, 羅耀耀 申請人:成都理工大學