核物理實驗仿真系統及其進行能譜測量實驗和強度測量實驗的方法
【專利摘要】一種核物理實驗仿真系統，包括模擬核放射源、模擬核輻射探測器和核電子學處理系統，所述的模擬核輻射探測器接收模擬核放射源發射出的仿核光脈沖和核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓，所述的核電子學處理系統接收與其電連接的模擬核輻射探測器發出的仿核電壓脈沖。核物理實驗仿真系統的核模擬放射源根據選擇不同的核輻射類型利用電子學方法產生具有對應核輻射特征的光脈沖來仿真核放射源，模擬核輻射探測器接收光脈沖，根據選擇不同的實驗過程，對接收的光脈沖進行處理，產生核物理實驗數據，并根據這些核物理實驗數據產生仿核電壓脈沖，提供到后續的核電子學處理系統中進行分析和處理，供學習人員進行觀察和感受，核物理實驗仿真度更高，更加接近真實的核輻射實驗，實驗效果好，教學效果優良。
【專利說明】核物理實驗仿真系統及其進行能譜測量實驗和強度測量實驗的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種核物理實驗仿真實驗設備及仿真方法，具體地說，是一種核物理實驗仿真系統及其進行能譜測量實驗和強度測量實驗的方法。
【背景技術】
[0002]真實的核物理實驗平臺由核放射源、核輻射探測器和核電子學處理系統構成。由于放射源產生的核輻射易造成環境污染和人員傷害，現在很多高校和研究所正嘗試采用仿真技術來完成核物理實驗，目前的仿真方法包括兩種:一是純軟件仿真，即在計算機上通過相應軟件來仿真核物理實驗過程，二是采用仿核信號發生器輸出模擬核輻射探測器輸出電信號，送入核電子學處理系統構成硬件核物理仿真系統。
[0003]上述兩種仿真方法雖然能實現無放射源核物理實驗仿真，但系統結構與真實核物理實驗系統存在較大差異，無法給實驗操作者真實核物理實驗感受，難以達到親歷式核物理實驗教學效果。
【發明內容】
[0004]本發明針對上述仿真技術的不足，設計了一種核物理實驗仿真系統及其進行能譜測量實驗和強度測量實驗的方法。
[0005]本發明的核物理實驗仿真系統，包括模擬核放射源、模擬核輻射探測器和核電子學處理系統，所述的模擬核輻射探測器接收模擬核放射源發射出的仿核光脈沖和核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓，所述的核電子學處理系統接收與其電連接的模擬核輻射探測器發出的仿核電壓脈沖。
[0006]優選的是，所述的模擬核放射源包括依次串連的仿核單片機、驅動電路和發光二極管。
[0007]優選的是，所述的仿核單片機連接有放射模式編碼開關，發光二極管上安裝有濾光片。
[0008]優選的是，所述的模擬核輻射探測器包括模擬單片機、輸入電路、輸出電路和高壓檢測電路，所述的輸入電路包括感光二極管和與其相連的調理電路；所述的輸出電路包括D/A轉換器和與其相連的濾波成形電路；所述的高壓測量電路包括分壓電路和與其相連的A/D轉換器，調理電路、D/A轉換器和A/D轉換器都與模擬單片機相連。
[0009]優選的是，所述的模擬單片機連接有檢測模式編碼開關，感光二極管上安裝有濾光片。
[0010]優選的是，核電子學處理系統包括多道幅度分析系統、多道時間分析系統、復合測量系統。
[0011]利用核物理實驗仿真系統進行能譜測量實驗的方法，步驟如下:
[0012](I)模擬核放射源的仿核單片機產生偽隨機數Xp仿核單片機以所述的偽隨機數Xr為基礎，產生指數分布抽樣Xe ;仿核單片機以所述的偽隨機數I為基礎，產生高斯分布抽樣Xg;
[0013](2)仿核單片機讀取放射模式撥碼開關的狀態，獲得所要產生的核放射源的編號Nxo,如果編號Nxtl為“產生本底輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數V，并利用新的偽隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ;如果編號Nxtl為“產生特定能量的核輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣Xe和高斯分布抽樣Xg計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數X/，利用偽隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ；
[0014](3)仿核單片機根據計算出的脈沖寬度W和仿核光脈沖的產生時間T，輸出矩形電壓脈沖，矩形電壓脈沖經驅動電路，控制發光二極管通過濾光片，發出含有所需的仿核光脈沖信號的光；
[0015](4)模擬核輻射探測器的感光二極管經濾光片濾除環境雜散光，接收到模擬核放射源的發光二極管射出的仿核光脈沖信號，并送入調理電路，調理電路將仿核光脈沖信號處理成矩形電壓脈沖信號后送入模擬單片機的輸入端，模擬單片機利用內部的定時器模塊對矩形電壓脈沖信號的脈沖寬度進行測量，獲得脈沖寬度數據Wy ；
[0016](5)模擬核輻射探測器的模擬單片機經高電壓測量電路的分壓電路和A/D轉換器，獲得核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓Vh對應的光電倍增管高電壓數據VHM，模擬單片機根據光電倍增管高電壓數據Vhm確定比例常數Ktl ；
[0017](6)模擬單片機讀取檢測模式撥碼開關的狀態，獲得所要對應處理算法編號Nyci,如果編號Nyci為“能譜測量”對應二進制編號，模擬單片機將上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Ey;
[0018](7)模擬單片機將核輻射能量數據Ey送入D/A轉換器，轉換成對應的矩形電壓脈沖信號，矩形電壓脈沖信號經過成形濾波電路變成仿核電壓脈沖信號發送給核電子學處理系統進行展示或顯示。
[0019]利用核物理實驗仿真系統進行核輻射強度測量實驗的方法，步驟如下:
[0020](I)模擬核放射源的仿核單片機產生偽隨機數Xy仿核單片機以所述的偽隨機數Xr為基礎，產生指數分布抽樣Xe ;仿核單片機以所述的偽隨機數I為基礎，產生高斯分布抽樣Xg;
[0021](2)仿核單片機讀取放射模式撥碼開關的狀態，獲得所要產生的核放射源的編號Nxo,如果編號Nxtl為“產生本底輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數V，并利用新的偽隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ;如果編號Nxtl為“產生特定能量的核輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\和高斯分布抽樣Xg計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的均勻分布的隨機數X/，利用新的均勻分布的隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ；
[0022](3)仿核單片機根據計算出的脈沖寬度W和仿核光脈沖的產生時間T，輸出矩形電壓脈沖，矩形電壓脈沖經驅動電路，控制發光二極管通過濾光片，發出含有所需的仿核光脈沖信號的光；
[0023](4)模擬核輻射探測器的感光二極管經濾光片濾除環境雜散光，接收到模擬核放射源的發光二極管射出的仿核光脈沖信號，并送入調理電路，調理電路將仿核光脈沖信號處理成矩形電壓脈沖信號后送入模擬單片機的輸入端，模擬單片機利用內部的定時器模塊對矩形電壓脈沖信號的脈沖寬度進行測量，獲得脈沖寬度數據Wy ；
[0024](5)模擬核輻射探測器的模擬單片機產生偽隨機數Yr，并以上述偽隨機數Yr為基礎，構造指數分布抽樣Ye ；
[0025](6)模擬核輻射探測器的模擬單片機經高電壓測量電路的分壓電路和A/D轉換器，獲得核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓Vh對應的光電倍增管高電壓數據VHM，模擬單片機根據光電倍增管高電壓數據Vhm確定比例常數Ktl ；
[0026](7)模擬單片機讀取檢測模式撥碼開關的狀態，獲得所要對應處理算法編號Nyci,如果編號Nyci為“本底測量”對應二進制編號，模擬單片機將上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Ey ;如果處理算法編號Nyci為“Z塊鋁板吸收能譜測量”對應二進制編號，模擬單片機取一個確定常數DYZ，模擬核輻射探測器每接收一個仿核光脈沖，模擬單片機就用指數分布抽樣Ye與Dyz進行比較，如果Ye>DYZ，則該仿核光脈沖不進行處理，如果Ye<DYZ,則該仿核光脈沖進行處理，用上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據EY，Z為正整數；
[0027](8)模擬單片機將核輻射能量數據Ey送入D/A轉換器，轉換成對應的矩形電壓脈沖信號，矩形電壓脈沖信號經過成形濾波電路變成仿核電壓脈沖信號發送給核電子學處理系統進行展示或顯示。
[0028]本發明的有益效果是:核物理實驗仿真系統的核模擬放射源根據選擇不同的核輻射類型利用電子學方法產生具有對應核輻射特征的光脈沖來仿真核放射源，模擬核輻射探測器接收光脈沖，根據選擇不同的實驗過程，對接收的光脈沖進行處理，產生核物理實驗數據，并根據這些核物理實驗數據產生仿核電壓脈沖，提供到后續的核電子學處理系統中進行分析和處理，供學習人員進行觀察和感受。以利用發光二極管實際發射出的光脈沖的形式來模擬核放射，使核物理實驗仿真度更高，更加接近真實的核輻射實驗，實驗效果好，教學效果優良。
[0029]仿核單片機和模擬單片機都可通過編碼開關調節模式，模擬多種不同類型的仿核輻射光脈沖，進行多種仿核電壓脈沖的模擬處理，功能多，適用范圍廣。
[0030]發光二極管和感光二極管都安裝有濾光片，濾除了環境雜散光，使發出和接收的光脈沖更加純正，提高了光脈沖發射和接收的效果，保證了仿核實驗的效果。
[0031]模擬核輻射探測器具有高壓檢測電路，接收核電子學處理系統的光電倍增管高電壓，并增加了光電倍增管高電壓對核輻射探測器輸出電壓脈沖幅度影響的處理算法，進一步提聞了仿真度，提聞了仿核實驗效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]附圖1為本核物理實驗仿真系統的系統框圖。
【具體實施方式】
[0033]本發明的核物理實驗仿真系統，如圖1所示，包括模擬核放射源、模擬核輻射探測器和核電子學處理系統。
[0034]模擬核放射源包括依次串連的仿核單片機、驅動電路和發光二極管，仿核單片機連接有放射模式編碼開關，發光二極管上安裝有濾光片。
[0035]模擬核輻射探測器包括模擬單片機、輸入電路、輸出電路和高壓檢測電路。
[0036]輸入電路包括感光二極管和與其相連的調理電路。
[0037]輸出電路包括D/A轉換器和與其相連的濾波成形電路。
[0038]高壓測量電路包括分壓電路和與其相連的A/D轉換器。
[0039]調理電路、D/A轉換器和A/D轉換器都與模擬單片機相連，模擬單片機連接有檢測模式編碼開關，感光二極管上安裝有濾光片。
[0040]核電子學處理系統包括多道幅度分析系統、多道具時間分析系統、復合測量系統等可以直接利用的現有核物理實驗分析設備。
[0041]模擬核放射源的仿核單片機根據選擇不同的核輻射類型，利用電子學方法使發光二極管產生仿核光脈沖來仿真核放射源，仿核光脈沖即為具有對應核輻射特征的光脈沖，模擬核輻射探測器的感光二極管接收模擬核放射源的發光二極管發射出的仿核光脈沖。
[0042]模擬核輻射探測器與核電子學處理系統中的各個子系統電連接，接收核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓。模擬核輻射探測器根據不同的實驗過程，對接收的仿核光脈沖以及光電倍增管高電壓進行處理，產生核物理實驗數據，并根據這些核物理實驗數據產生仿核電壓脈沖。仿核對電壓脈沖具有真實核輻射探測器相近性質，可以仿真實核輻射探測器輸出。
[0043]核電子學處理系統可接收模擬核輻射探測器發出的仿核電壓脈沖，在核電子學處理系統的各個子系統中進行不同的分析和處理，供學習人員進行觀察和感受。
[0044]實施例一:
[0045]利用核物理實驗仿真系統進行NaI (Tl)閃爍譜儀實驗(一種能譜測量實驗)
[0046]實驗原理:
[0047]核放射源出射的粒子與NaI (Tl)晶體發生作用，產生熒光，熒光經光電倍增管放大，轉換成的電壓脈沖，通過對光電倍增管輸出電壓脈沖測量、統計分析得到對應放射源的能譜。本實驗可以讓學生學習能譜儀結構和原理，并學會使能譜進行能譜測量。
[0048]實驗過程:
[0049]模擬核放射源的仿核單片機通過混合同余法，產生偽隨機數)?，仿核單片機以所述的偽隨機數I為基礎，用反函數法產生指數分布抽樣)?;仿核單片機以所述的偽隨機數Xr為基礎，通過中心極限定理法產生高斯分布抽樣xg。
[0050]仿核單片機讀取放射模式撥碼開關的狀態，獲得所要產生的核放射源的編號Nxtl,如果編號Nxtl為“產生本底輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\根據線性關系計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數X/，并利用新的偽隨機數X/，根據線性比例關系計算仿核光脈沖的產生時間T ;如果編號Nxtl為“產生特定能量的核輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\和高斯分布抽樣Xg之和，再根據線性比例計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的均勻分布的隨機數X/，利用新的均勻分布的隨機數X/，根據線性比例關系，計算仿核光脈沖的產生時間T。
[0051]仿核單片機根據計算出的脈沖寬度W和仿核光脈沖的產生時間T，在仿核光脈沖的產生時間T對應時刻把輸出端口拉高，在脈沖寬度W對應時間后把仿核單片機輸出端口拉低，輸出矩形電壓脈沖，矩形電壓脈沖經驅動電路，控制發光二極管通過濾光片，發出含有所需的仿核光脈沖信號的光。
[0052]模擬核輻射探測器的感光二極管經濾光片濾除環境雜散光，接收到模擬核放射源的發光二極管射出的仿核光脈沖信號，并送入調理電路，調理電路將仿核光脈沖信號處理成矩形脈沖信號后送入模擬單片機的輸入端，模擬單片機利用內部的定時器模塊對矩形脈沖信號的脈沖寬度進行測量，獲得脈沖寬度數據WY。
[0053]模擬核輻射探測器的模擬單片機經高電壓測量電路的分壓電路和A/D轉換器，獲得核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓Vh對應的光電倍增管高電壓數據Vhm，模擬單片機根據光電倍增管高電壓數據Vhm線性關系確定比例常數I。
[0054]模擬單片機讀取檢測模式撥碼開關的狀態，獲得所要對應處理算法編號Nyci,如果編號Nyci為“能譜測量”對應二進制編號，模擬單片機將上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Εγ。
[0055]模擬單片機將核輻射能量數據Ey送入D/A轉換器，轉換成對應的矩形電壓脈沖信號，該矩形電壓脈沖信號幅度值與Ey成正比，脈沖信號寬度是確定值，矩形電壓脈沖信號經過成形濾波電路變成仿核電壓脈沖信號發送給核電子學處理系統進行展示或顯示。
[0056]實施例二:
[0057]利用核物理實驗仿真系統進行Y射線吸收實驗(一種強度測量實驗)
[0058]實驗原理:
[0059]Y射線通過物質時，與物質發生相互作用，發生光子被吸收現象，從而產生輸出射線強度低到輸入射線強度，射線強度隨物質厚度的衰減服從指數規律。本實驗主要驗證窄束Y射線在物質中的吸收規律。
[0060]實驗過程:
[0061]先在模擬核放射源和模擬核輻射探測器之間放置一個鋁板，模擬Y射線穿透的實驗，但鋁板的中心有透光圓孔，透光圓孔要保證仿核光脈沖的通過。
[0062]模擬核放射源的仿核單片機通過混合同余法，產生偽隨機數)?，仿核單片機以所述的偽隨機數I為基礎，用反函數法產生指數分布抽樣)?;仿核單片機以所述的偽隨機數Xr為基礎，通過中心極限定理法產生高斯分布抽樣xg。
[0063]仿核單片機讀取放射模式撥碼開關的狀態，獲得所要產生的核放射源的編號Nxtl,如果編號Nxtl為“產生本底輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\根據線性關系計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數X/，并利用新的偽隨機數X/，根據線性比例關系計算仿核光脈沖的產生時間T ;如果編號Nxtl為“產生特定能量的核輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\和高斯分布抽樣Xg之和，再根據線性比例計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的均勻分布的隨機數X/，利用新的均勻分布的隨機數X/，根據線性比例關系，計算仿核光脈沖的產生時間T。
[0064]仿核單片機根據計算出的脈沖寬度W和仿核光脈沖的產生時間T，在仿核光脈沖的產生時間T對應時刻把輸出端口拉高，在脈沖寬度W對應時間后把仿核單片機輸出端口拉低，輸出矩形電壓脈沖，矩形電壓脈沖經驅動電路，控制發光二極管通過濾光片，發出含有所需的仿核光脈沖信號的光。
[0065]模擬核輻射探測器的感光二極管經濾光片濾除環境雜散光，接收到模擬核放射源的發光二極管射出的仿核光脈沖信號，并送入調理電路，調理電路將仿核光脈沖信號處理成矩形脈沖信號后送入模擬單片機的輸入端，模擬單片機利用內部的定時器模塊對矩形脈沖信號的脈沖寬度進行測量，獲得脈沖寬度數據WY。
[0066]模擬核輻射探測器的模擬單片機通過混合同余法，產生偽隨機數Yp并以上述偽隨機數\為基礎，用反函數法構造指數分布抽樣Ye。
[0067]模擬核輻射探測器的模擬單片機經高電壓測量電路的分壓電路和A/D轉換器，獲得核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓Vh對應的光電倍增管高電壓數據Vhm，模擬單片機根據光電倍增管高電壓數據Vhm線性關系確定比例常數I。
[0068]模擬單片機讀取檢測模式撥碼開關的狀態，獲得所要對應處理算法編號Nyci,如果編號Nyci為“本底測量”對應二進制編號，模擬單片機將上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數K0得核輻射能量數據Ey ;如果處理算法編號Nyci為“ I塊鋁板吸收能譜測量”對應二進制編號，模擬單片機取一個確定常數Dyi,模擬核福射探測器每接收一個仿核光脈沖,模擬單片機就用指數分布抽樣Ye與Dyi進行比較，如果Ye>DY1，則該仿核光脈沖不進行處理，如果Ye〈DY1，則該仿核光脈沖進行處理，用上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Εγ。用上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Ey ;如果處理算法編號Nyci為“2塊鋁板吸收能譜測量”對應二進制編號，上述常數Dyi換成DY2，后續步驟相同；如果處理算法編號Nyci為“3塊鋁板吸收能譜測量”對應二進制編號，上述常數Dyi換成DY3，后續步驟相同。
[0069]模擬單片機將核輻射能量數據Ey送入D/A轉換器，轉換成對應的矩形電壓脈沖信號，該矩形電壓脈沖信號幅度值與Ey成正比，脈沖信號寬度是確定值，矩形電壓脈沖信號經過成形濾波電路變成仿核電壓脈沖信號發送給核電子學處理系統進行展示或顯示。
【權利要求】
1.一種核物理實驗仿真系統，其特征在于，包括模擬核放射源、模擬核輻射探測器和核電子學處理系統，所述的模擬核輻射探測器接收模擬核放射源發射出的仿核光脈沖和核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓，所述的核電子學處理系統接收與其電連接的模擬核輻射探測器發出的仿核電壓脈沖。
2.根據權利要求1所述的核物理實驗仿真系統，其特征在于，所述的模擬核放射源包括依次串連的仿核單片機、驅動電路和發光二極管。
3.根據權利要求2所述的核物理實驗仿真系統，其特征在于，所述的仿核單片機連接有放射模式編碼開關，發光二極管上安裝有濾光片。
4.根據權利要求1所述的核物理實驗仿真系統，其特征在于，所述的模擬核輻射探測器包括模擬單片機、輸入電路、輸出電路和高壓檢測電路，所述的輸入電路包括感光二極管和與其相連的調理電路；所述的輸出電路包括D/A轉換器和與其相連的濾波成形電路；所述的高壓測量電路包括分壓電路和與其相連的A/D轉換器，調理電路、D/A轉換器和A/D轉換器都與模擬單片機相連。
5.根據權利要求4所述的核物理實驗仿真系統，其特征在于，所述的模擬單片機連接有檢測模式編碼開關，感光二極管上安裝有濾光片。
6.根據權利要求1所述的核物理實驗仿真系統，其特征在于，核電子學處理系統包括多道幅度分析系統、多道時間分析系統、復合測量系統。
7.一種利用權利要求1所述的核物理實驗仿真系統進行能譜測量實驗的方法，其特征在于，步驟如下: (1)模擬核放射源的仿核單片機產生偽隨機數Xp仿核單片機以所述的偽隨機數&為基礎，產生指數分布抽樣Xe;仿核單片機以所述的偽隨機數I為基礎，產生高斯分布抽樣Xg; (2)仿核單片機讀取放射模式撥碼開關的狀態，獲得所要產生的核放射源的編號Nxtl,如果編號Nxtl為“產生本底輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數X/，并利用新的偽隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ;如果編號Nxtl為“產生特定能量的核輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣Xe和高斯分布抽樣Xg計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數X/，利用偽隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ； (3)仿核單片機根據計算出的脈沖寬度W和仿核光脈沖的產生時間T，輸出矩形電壓脈沖，矩形電壓脈沖經驅動電路，控制發光二極管通過濾光片，發出含有所需的仿核光脈沖信號的光； (4)模擬核輻射探測器的感光二極管經濾光片濾除環境雜散光，接收到模擬核放射源的發光二極管射出的仿核光脈沖信號，并送入調理電路，調理電路將仿核光脈沖信號處理成矩形電壓脈沖信號后送入模擬單片機的輸入端，模擬單片機利用內部的定時器模塊對矩形電壓脈沖信號的脈沖寬度進行測量，獲得脈沖寬度數據Wy ； (5)模擬核輻射探測器的模擬單片機經高電壓測量電路的分壓電路和A/D轉換器，獲得核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓Vh對應的光電倍增管高電壓數據Vhm，模擬單片機根據光電倍增管高電壓數據Vhm確定比例常數Ktl ； (6)模擬單片機讀取檢測模式撥碼開關的狀態，獲得所要對應處理算法編號Nyci,如果編號Nyci為“能譜測量”對應二進制編號，模擬單片機將上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Ey; (7)模擬單片機將核輻射能量數據Ey送入D/A轉換器，轉換成對應的矩形電壓脈沖信號，矩形電壓脈沖信號經過成形濾波電路變成仿核電壓脈沖信號發送給核電子學處理系統進行展示或顯示。
8.一種利用權利要求1所述的核物理實驗仿真系統進行核輻射強度測量實驗的方法，其特征在于，步驟如下: (1)模擬核放射源的仿核單片機產生偽隨機數I，仿核單片機以所述的偽隨機數I為基礎，產生指數分布抽樣Xe;仿核單片機以所述的偽隨機數&為基礎，產生高斯分布抽樣Xg; (2)仿核單片機讀取放射模式撥碼開關的狀態，獲得所要產生的核放射源的編號Nxtl,如果編號Nxtl為“產生本底輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的偽隨機數Xr，，并利用新的偽隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ;如果編號Nxtl為“產生特定能量的核輻射”對應二進制編號，則通過指數分布抽樣\和高斯分布抽樣Xg計算出仿核光脈沖的脈沖寬度W，重新獲取新的均勻分布的隨機數X/，利用新的均勻分布的隨機數X/計算仿核光脈沖的產生時間T ； (3)仿核單片機根據計算出的脈沖寬度W和仿核光脈沖的產生時間T，輸出矩形電壓脈沖，矩形電壓脈沖經驅動電路，控制發光二極管通過濾光片，發出含有所需的仿核光脈沖信號的光； (4)模擬核輻射探測器的感光二極管經濾光片濾除環境雜散光，接收到模擬核放射源的發光二極管射出的仿核光脈沖信號，并送入調理電路，調理電路將仿核光脈沖信號處理成矩形電壓脈沖信號后送入模擬單片機的輸入端，模擬單片機利用內部的定時器模塊對矩形電壓脈沖信號的脈沖寬度進行測量，獲得脈沖寬度數據Wy ； (5)模擬核輻射探測器的模擬單片機產生偽隨機數I，并以上述偽隨機數I為基礎，構造指數分布抽樣Ye ; (6)模擬核輻射探測器的模擬單片機經高電壓測量電路的分壓電路和A/D轉換器，獲得核電子學處理系統發出的光電倍增管高電壓Vh對應的光電倍增管高電壓數據Vhm，模擬單片機根據光電倍增管高電壓數據Vhm確定比例常數Ktl ； (7)模擬單片機讀取檢測模式撥碼開關的狀態，獲得所要對應處理算法編號Nyci,如果編號Nyci為“本底測量”對應二進制編號，模擬單片機將上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數K0得核輻射能量數據Ey ;如果處理算法編號Nyci為“Z塊鋁板吸收能譜測量”對應二進制編號，模擬單片機取一個確定常數Dyz,模擬核福射探測器每接收一個仿核光脈沖,模擬單片機就用指數分布抽樣Ye與Dyz進行比較，如果Ye>DYZ，則該仿核光脈沖不進行處理，如果Ye〈DYZ，則該仿核光脈沖進行處理，用上述脈沖寬度數據Wy乘以比例常數Ktl得核輻射能量數據Εγ，Z為正整數； (8)模擬單片機將核輻射能量數據Ey送入D/A轉換器，轉換成對應的矩形電壓脈沖信號，矩形電壓脈沖信號經過成形濾波電路變成仿核電壓脈沖信號發送給核電子學處理系統進行展示或顯示。
【文檔編號】G01T1/36GK104316954SQ201410507764
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】楊喜峰, 王殿生, 劉超卓, 周偉, 劉金玉, 李代林 申請人:中國石油大學(華東)
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