基于Matlab平台上γ能谱光滑处理

第２８卷２００７第３期年６月核动力工程ＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｂｌ．２８．Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２００７文章编号：０２５８．０９２６（２００７）０ｌ－０１２５－０３基于Ｍａｔｌａｂ平台上Ｙ能谱光滑处理段再煜，陈建华，张桂新，龚军军（海军工程大学船舶与动力学院．武汉。４３００３３）摘要：利用ＮａＩ（Ｔ１）闪烁探测器得到的丫能谱数据，可能因统计涨落而产生误差。为了降低这一误差提出了丫能谱的平滑方法；根据平滑原理，在Ｍａｔｌａｂ上编程实现谱数据的处理，并对结果进行数学评价；结果表明平滑后的能谱比未平滑的能谱误差要小。关键词：Ｍａｔｌａｂ；重心法；最小二乘法中图分类号：ＴＬ８１７＋．２，ＴＬ８２，０５８２１文献标识码：Ａ引言上式即为第ｆ道计数Ｋ的３点数据光滑公式。同理，以第ｆ—ｌ和冲１道为重心的３点光滑公式由于射线和探测器中固有的统计涨落、电子学系统的噪声影响，谱数据有很大的统计涨落。谱数据的涨落使谱数据处理产生误差。在Ｙ能谱的分析中，如果被分析的核素活度很低，或被分析的是发射多支Ｙ射线核素所辐射的弱分支，或测量时间太短，那么，由于计数的统计涨落，可能使谱中相邻道计数的分散度较大，致使谱峰模糊。为了减少能谱测量数据的统计涨落，又保留谱峰的全部重要的特征，以便谱的分析，必须对实测Ｙ能谱原始数据进行光滑。本文主要讨论在ＭａｔＩａｂ上重心法和多项式最小二乘拟合法的比较。Ｋ。：型尘华斗Ｉ－Ｉ＿丝蔓掣盟斗（４）（５）ＬＪ，１“ｌ一—————■——一点的公式。５点平滑公式按照此推理的公式可以导出常用的５点、７ｑ一——丁——一ｙ■一ｌ＋２Ｅ＋‘＋Ｉ丝生型丛堑坚业丛！ｆ６）１６１７点平滑公式２平滑方法及原理２．１重心法原理重心法‘１１就是假定光滑后的数据是原来数据的重心。若用２道的数据取重心，则第ｆ道和第鬈２玄ｈ“％２“５ｙＨ＋２０＂＋１５乃＋ｔ＋６＂＋２＋＂＋３）２．２多项式最小二乘拟合法原理多项式最小二乘拟合法【２１的基本思想是，当（７）冲ｌ道计数的重心（平均值）为‰５＝型掣‰５＝型掣Ｚ（１）（２）求平滑之后谱的第脚点数据时，先在原始谱数据第聊点的左、右各取Ｋ个数据点，形成一个共有２斛１个数据点的窗口。在这个窗口中用多项式在ｍ点的值就是平滑后的谱在所点的值。当加值沿谱数据移动时，就可以得到整个平滑后的谱数据。这种方法称为最小二乘移动平滑法，或最小平方曲线拟合平滑法。考虑的道数是整数道，对上面的２式再求一次重心Ｚ＝２原始谱数据为‰，光滑后谱数据为％，在平收稿日期：２００５－ｌｌ－２７；修回日期：２００６．１０．２７万方数据　１２６核动力工程Ｖｂｌ．２８．Ｎｏ．３．２００７滑窗口内，用一个以光滑点为中心的口次多项式：ｙｍ＝口ｏ＋口ｌｘｆ＋ａ２ｘ；＋…＋％ｘ；对这一谱段作最小二乘法拟合，定出多项式系数印、口ｌ……％所得到的多项式在中心点的值即为光滑谱的值。然后逐点移动中心点，作同样的处理，即可得到光滑谱。光滑谱数据的一般公式为Ｋ＿＝心＿∑畋，，‰＋，）（８）Ｊ＝一Ｋ式（８）中，规范化常数垠和权因子ｃ丘，的值可以从文献中查得。根据上式及查表可以得出５点及７点平滑公式。５点平滑公式１Ｉ＝ｊＬ一卜３Ｊ，ｆ一２＋１２ｙｆ—ｌ＋ｊ．）１７咒＋１２＂＋ｌ一３ｙ“２）（９）７点平滑公式１Ｉ＝≤Ｌ＿【－２ｙｆ一３＋３ｙｆ一２＋６ｙｆ—ｌ＋７ｙｆ＋６ｙ“ｌ＋３ｙ“２—２ｙ“３Ｊ（１０）实用中，拟合点数（ｗ＝２肌＋１）不宜太多，一般不应大于全能峰半高宽内所占道数，否则会把峰展平，而峰底抬高。点数太少，达不到光滑效果。３ＭａｔＩａｂ上编程当采用ＯＲＴＥＣ公司ｇａｎⅡｎａＶｉｓｉｏｎ３２多道分析器测量能谱数据时，存储的谱数据文件中前３２字节为参数，然后每４个字节代表一道的数据。将其保存为ｔｅＸｔ文件。在Ｍａｔｌａｂ上编写程序以实现谱文件数据的读取【３＇４】。Ｍａｔｌａｂ是一个功能十分强大，使用非常简便的工程计算语言。在此环境中，利用Ｍａｔｌａｂ强大的数值计算与图形功能，可高效求解各种复杂的工程问题及实现计算结果的可视化。４平滑结果及数学分析４．１平滑的效果利用Ｍａｔｌａｂ编程对１，能谱进行平滑滤波处理，结果见图ｌ一图３。图１是未经处理的原始谱数据谱形；图２为重心法和多项式拟合法平滑谱形；图３是为了更清楚地分辨出其中的变化而选取的部份数据的２种方法平滑谱形。图１与图２相比较，平滑滤波后的自然Ｙ能谱主要特征没有发生变化，但统计涨落基本抑制，一些弱峰明显万　方数据图ｌ原始谱数据谱形Ｆｉｇ．１ＳｐｅｃｔｍｍｏｆＯｒｉｇｉｎａｌｉｔｙＤａｔａ图２重心法与多项式拟合法谱形图Ｆｉｇ．２ＳｐｅｃｎｕｍｏｆＢａｒｙｃｅｎｔｅｒＭｅｔｈｏｄａｎｄＬｅａｓｔ－ＳｑｕａｒｅＭｅｔｌｌｏｄ图３２种方法部份数据平滑谱形Ｆｉｇ．３ＳｐｅｃｔｍｍｏｆＰａｒｔｉａｌＤａｔａＢａｓｅｄｏｎＴｗｏＤｉ腩ｒｅｎｔＳｍｏｏｔｌｌＭｅｔｌｌｏｄｓ地显露出来。平滑次数增加时，峰位基本上维持不变，但是峰的半高宽增加，峰高降低，峰谷抬高。同样是７点平滑时，重心法比多项式拟合法峰高降低的幅度更大。为了减少失真，要合理地选取平滑点数。根据上述做法同样可以得出５点平滑的对照图。４．２平滑效果的数学评价对平滑后的谱形图进行分析时，在混合１，能谱中每一个特征道域内的计数为刀种核素的Ｙ射线的共同贡献，而每种核素的贡献大小与其强度有关，各特征道域内的计数为万方数据　基于Matlab平台上γ能谱光滑处理

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

段再煜， 陈建华， 张桂新， 龚军军， DUAN Zai-yu， CHEN Jian-hua， ZHANG Gui-xin， GONG Jun-jun

海军工程大学船舶与动力学院,武汉,430033核动力工程

NUCLEAR POWER ENGINEERING2007,28(3)

1.吴昊;宁元中;梁颖 Matlab与Pspice的数据接口技术[期刊论文]-电气电子教学学报 2005(01)2.张志涌 精通Matlab6.5版 2003

3.屈建石;王晶宇 多道脉冲分析系统原理 19874.胡炳根 核辐射探测技术 1996

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