1、曾國強 副教授成都理工大學核技術與自動化工程學院核勘查與核退役系 Tel: 第八講 核脈沖計數核信號采集及信息處理成都理工大學核科學與技術碩士課程一、核脈沖計數在核電子學測量系統中，核輻射探測器輸出信號在經過各種信號處理電路后，通常都要變換成數字信號，再經過數據收集和處理，給出實驗的最終結果。脈沖信號計數是核電子學最基本的測量方法，也是最簡單的數據獲取工作。核輻射探測器輸出的脈沖信號數目與被測的輻射強度成正比，直接記錄單位時間內的脈沖數目可以測量核輻射強度。在幅度分析和時間分析中，常用計數設備來測量某一類信號的計數率。一、核脈沖計數脈沖計數系統：一、核脈沖計數常用的計數設備有定標器和計數率計。

2、定標器計數率計 電路功能一定時間間隔內的輸入脈沖數。單位時間內的平均輸入脈沖數（計數率） 電路構成主要由數字電路構成由模擬電路構成 顯示方式數字(間歇)顯示表頭指針(連續)顯示一、核脈沖計數1.1定標器定標器工作原理 測量一定時間間隔內的輸入脈沖數。為適應不同用戶的要求，通常設有幾種不同的測量方式。定數測量：手動啟動，到預置計數后自 動停止測量。 定時測量：手動啟動，到預置時間后 自動停止測量。手動測量方式：手動起停。半自動測量方式：一、核脈沖計數自動測量方式：開始手動啟動自動啟動自動復位 測量 (定時或定數) 停止計數(顯示結果)一、核脈沖計數電路組成和各部分的作用輸入電路計數系統控制系統定

3、時系統低壓電源高壓電源隔離、極性、成形計數、預置計數計時、預置時間接探測器一、核脈沖計數1.1定標器定標器工作原理 特殊定標器：可逆定標器、預置定標器等帶有緩沖、掃描器的計數系統 電路實例主要技術指標：1)、對輸入脈沖的要求：2)、計數容量：能計數的最大值。如上圖為1061。4)、 f max：不引起計數率損失條件下能記錄的周期信號的最高頻率。5)、分辨時間 ：輸入為雙脈沖時，定標器能分辨出這兩個脈沖的最小時間間隔。輸入信號寬度：0.1100S，幅度：200mV2V，極性：或3)、定時時間：能計時的最大值。如上圖為104分1秒。一、核脈沖計數1.1定標器定標器測量核脈沖計數的誤差 在核脈沖計數

4、測量中，如果儀器都十分穩定，源和探測器相對位置不變，測量時間一定，定標器記錄脈沖數目的誤差決定于計數的統計誤差和漏計誤差。 （1）統計誤差標準偏差：相對統計偏差：若要減小統計漲落引起的計數誤差，必須增加測量計數，實際上增加測量時間。（2）漏計誤差若定標器輸入隨機信號的平均計數率問：定標器的測量結果有無計數損失？損失為多少？分析原因：設射線信號的平均計數率為n，則在分辨時間內可能出現的平均計數為n。即每計一個脈沖之后就可能有n個脈沖被漏計。 答案為：有50的計數損失。若相對計數損失為L：丟失數被記錄數丟失數討論：a、當 時，L50%b、將上式變形，將n用L和表示若L1 （計數損失很小）則：結論：

5、用定標器測量隨機信號時，允許輸入的最大平均計數率n比定標器的指標 fmax要小的多。如：要求計數率損失為1或0.1，則n比fmax要小二、三個量級。一、核脈沖計數1.2計數率計 計數率計又稱率表，能直接指示輸入脈沖的計數率，在許多核輻射測量中，有時需要知道的不是輸入脈沖的數目，而是計數率。 通常使用的是線性計數率計，它可分為模擬式和數字式的，前者的輸出給出正比于輸入脈沖的計數率的模擬電壓或電流信號，后者給出正比于輸入脈沖計數率的數字脈沖。一、核脈沖計數1.2計數率計模擬式線性計數率計模擬式線性計數率計的組成 一、核脈沖計數1.2計數率計模擬式線性計數率計 電路原理Q（平均計數率為n）RnQ電路

6、RIonQVoIonQVo Io *R = nQ *R (與n成正比) 以上電路指針搖擺的會非常厲害，以至不能讀數。因此必須加入一個大的電容。所以加入C后不影響 V（或I ） n 的關系。QCRIonQVo電路穩定后，單位時間內，電容上充入電荷的量應等于釋放的電荷量。C支路的平均電流等于零。一、核脈沖計數由于輸入的是隨機信號。所以V2、I2 將圍繞平均值漲落。雖加入C，但表頭指針仍有一定擺動，使讀數產生誤差。計數率計讀數的相對統計偏差經推導： Vo 的相對統計偏差為：Vo 漲落的均方值為：一、核脈沖計數1.2計數率計模擬式線性計數率計 需要注意的是，雖然增大RC，可以減少相對統計偏差，但是卻降

7、低了響應速度。因為輸出電壓讀數相對輸入計數率變化有著遲緩的響應過程。設計數率突然從n1增加到n2，輸出電壓Vo將按時間常數RC增長：一般取(35)RC作為Vo的讀數確立時間。一、核脈沖計數1.2計數率計模擬式線性計數率計 二極管泵電路：C1充電C1放電穩定狀態下一、核脈沖計數電路工作在穩定的情況下，電容C支路的平均電流為零。只有在 時， 才與n成正比。一、核脈沖計數1.2計數率計模擬式線性計數率計 改進型線性計數率計泵電路：C1充電C1放電（不受 的影響）直接充電型三極管泵電路 一、核脈沖計數密勒積分型泵電路C1充電C1放電（不受 的影響）一、核脈沖計數電荷轉移型三極管泵電路C1充電C1放電（不受 的影響）實際電路舉例一、核脈沖計數計數率計對輸入信號成形的要求通常使用雙穩態電路成形。一、核脈沖計數數字式計數率計 用數字電路模仿泵電路的方法，保留模