核电子学与核仪器-课件4.ppt

三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 核电子学中的随机信号及其表现形式 噪声电压的平均值和均方值分别为： 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 核电子学中的随机信号及其表现形式 噪声的平均功率常可用自相关函数和功率谱密度来求得，自相关函数为： 平均功率由各频率分量功率之和来求得 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 核电子学中的随机信号及其表现形式 由于自相关函数表示噪声在时域中的特性，而功率谱密度表示噪声在频域中的特性，这两者是等效的。可以证明自相关函数与功率谱密度函数是一对富氏变换对。 白噪声的频域与时域变换 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 核电子学中的随机信号及其表现形式 在随机信号分析中，白噪声的自相关函数是一理想函数，其作用类似于跃阶函数与冲击函数，理论上只要分析白噪声输入一个网络后的变化，即可得到这个网络的响应特性。 有限带宽的白噪声谱密度与自相关函数 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 核电子学中的随机信号及其表现形式 核辐射信号的特点： (1)在脉冲幅度上按高斯统计分布； (2)在时间间隔中的脉冲个数按泊松分布； (3)脉冲形状在理想情况下，可看成冲击函数，探测器输出电流脉冲信号，可简化表示为一个强度变化的随机冲击序列： 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 核电子学中的随机信号及其表现形式 核辐射随机信号的自相关函数和功率谱密度函数为： 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 随机信号通过线性网络 周期信号通过线性网络 随机信号通过线性网络 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 随机信号通过常见线性电路的实例 白噪声通过RC低通滤波器： 功率谱密度及自相关函数为 通过RC电路后的响应为 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 随机信号通过常见线性电路的实例 白噪声通过RC低通滤波后，滤去了高频部分，但低频和直流部分仍能通过，主要变成低频噪声。 三、核电子学中的信号与噪声分析基础 3.3随机信号通过线性网络 随机信号通过常见线性电路的实例 白噪声通过CR高通滤波器的响应 四、核电子学测量系统概述 4.1系统的基本组成 核信息测量系统通常由核辐射探测器和核电子学测量系统两部分组成。而核电子学测量系统包括模拟信号获取和处理，模数转换以及数据的获取和处理三部分。 四、核电子学测量系统概述 4.2核电子学常用的信号处理系统 四、核电子学测量系统概述 4.2核电子学常用的信号处理系统 前置放大器 将探测器输出的电荷收集起来，并转换成适于电缆运传到后续电子设备的电压或电流信号。 主放大器 主放大器是相对于前置放大器的而言的，它将前置放大器输出的信号进一步放大，达到便于测量的程度，并使信号成形，有利于精确测量和分析。 四、核电子学测量系统概述 4.2核电子学常用的信号处理系统 幅度或时间信息甄别 经过处理后的信号，为了判别它们的幅度是否在预定的范围内，需要采用幅度甄别，而为了确定时间参数，需要进行时间甄别。 模数转换 核辐射探测器输出信号经过各种信号处理电路后，需变换成数字量才能用数字系统进行统计、分析和数据处理。 四、核电子学测量系统概述 4.2核电子学常用的信号处理系统 数据获取的分析和处理 在物理信号转换成数码后，则由数字系统进行数据获取和处理。多道分析器是数据获取和处理的有效设备，可实现幅度信息、时间信息等分类计数。 此外，还常用计数器，计数率器等计数设备可直接记录某一类信号的计数率。 四、核电子学测量系统概述 4.3核电子学信号处理单元插件标准化 核电子学测量系统，常因不同的物理测量要求，组成可以变化的测量系统，为适用各种不同用途的需要，目前都把具有一定功能的信号处理单元按一定规范要求，做成各种信号处理标准插件。 在进行核物理实验的时候，需按整个实验系统的设计，合理选用单元插件，可以较好较快的组成满足一定物理要求的系统，这就要求对各类插件的性能、指标要求以及使用方法、特点，必须有较深入的了解。 四、核电子学测量系统概述 4.3核电子学信号处理单元插件标准化 目前通用的几种核电子仪器标准化系统 名称 确定年代 主要器件 特点 标准机箱 1950 电子管 NIM 1964-1974 晶体管小规模集成电路 插件化通用 CAMAC 1969-1975 集成电路 与计算机接口 快总线系统 197