1-1核电子学基础1 PPT课件

反褶
(τ →-τ)
平移
(-τ →t-τ)
相乘 积分
f1(τ)× f2(t-τ)
f1()f2(t)d
总结
核电子学的特点及发展
核电子学研究信号的特点
信号
信号的定义、正交函数、单位阶跃函数、单位冲 激函数、卷积
一、课程安排
教材 《核电子技术原理》王芝英等编.自印 参考书 《核电子学讲义》（2005年修改版）清华大学 《核电子学》王经谨等编.原子能版社 《核辐射探测器与核电子学》赖万昌编.成都理
工大学
一、课程安排
有关先修课程 《核辐射测量原理》 《电路分析》 《模拟电子技术》 《数字电子技术》 《信号与系统》来自f(kt)t(tkt)
k0
f(t)0f()(t)d
五、信号与系统---信号
信号的时域分解与变换
信号的时域变换
信号的叠加与相乘 信号的翻转 信号的时间平移 信号波形的展缩
五、信号与系统---信号
离散时间信号---序列
离散信号：只在某些规定的离散瞬时给出函数值。
如果给出数值的离散时刻是均匀的，则函数值称 为均匀序列，以f(n)表示。
二、核电子学特点及发展
核电子学研究信号的特点
随机性 信号弱，但跨度大（ μV~几十伏） 速度快
脉冲上升沿快 10-10~10-12s 平均计数率高 时间间隔短 级联辐射 10-9~10-12s
二、核电子学特点及发展
CZT detector
GEM detector 高密度读出探测器
二、核电子学特点及发展
t1 2
1-2
五、信号与系统---信号
正交函数
上式中如果C12等于0，则表明f1(t)不包含f2(t)的分 量，因此可称此时f1(t)与f2(t)在区间(t1，t2)内正交。 由此可知，f1(t)与f2(t)在区间(t1，t2)内正交的条件 是:
t2 t1
f1(t)f2(t)dt
0
五、信号与系统---信号
五、信号与系统---信号
信号的分类
确定信号与随机信号 周期信号与非周期信号 连续信号与离散信号 能量信号与功率信号
信号的表示
图形与函数
f1(t)Asint
f1(t) A
t
五、信号与系统---信号
信号的基函数表示法
信号是时间的函数，它的最一般的表示方法是借 用某个抽象的数学符号（例如：f(t)，x(t)）来表 示。但是由于信号的表示式各不相同，不利于信 号之间的分析和比较，因此需要一种表示信号的 统一形式。已经研究证明：将信号f(t)表示为一组 基本时间函数的线性组合，在数学上是比较方便 的。这些基本函数简称基函数。
一、课程安排
如何学好本门课程？
专心、努力。做任何事情，只要肯专心、努力 的去做，总会有收获。
花必要的时间。上课、作业、实验与答疑，课 后复习。
掌握课程思路，抓住要点。问题的提出，遇到 的矛盾，原理和概念，实施办法。
举一反三，灵活应用。综合训练，拓展思维。
二、核电子学特点及发展
核电子学（nuclear electronics）核科学技术 与电子科学技术相结合而形成的一门交叉学 科。形成于50年代，其内容包括：核科学、 高能物理和核技术中有关核辐射（和粒子） 探测的电子技术；核爆炸和外层空间的辐射 对电子系统的效应和抗辐射的加固技术；核 技术应用中所需的电子技术、脉冲幅度、时 间间隔、波形和径迹的精密测量和甄别技术、 纳秒脉冲技术以及模数变换技术都是在核电 子学中首先得到发展。
五、信号与系统---信号
奇异函数
单位冲激函数 单位冲激函数与单位阶跃函数的关系
t
()d u(t)
du(t) (t)
dt
五、信号与系统---信号
奇异函数
单位冲激函数
单位冲激函数的其它性质
偶函数
(t)(t)
时间尺度变换 抽样性质扩展
(at) 1 (t)
a
d[f(t)(t)]f(0)'(t)
单位函数序列
(n)
1
n0
0 n 0
δ(n) 1
-2 -1 0 1 2 3
五、信号与系统---信号
离散时间信号---序列
单位阶跃序列
u(n)
1
n0
0 n 0
矩形序列
G(n)1 0
0nN1 n为其它值
u(n) 1
-2 -1 0 1 2 3
G(n) 1
-2 -1 0 1 2 3
n N-1 N
dt
五、信号与系统---信号
信号的时域分解与变换
用正交函数作为基函数，可以将任何复杂的信号 表示为多个分量之和，但这并不是信号表示的唯 一方法。在时域分析中，比较常用的方法是直接 应用阶跃函数和冲激函数作为单元信号，将任意 信号表示为阶跃信号或冲激信号之和。
五、信号与系统---信号 f(t)
信号的时域分解与变换
四、核电子学应用
辐射成像， 无损检测
集装箱检查 系统
有上千路探 测器加前放 加主放的数 据采集系统
四、核电子学应用
核电站
控制与保护系统 辐射监测系统
四、核电子学应用
核辐射测量装置
4πβ-γ符合活度标准装置（401所）
四、核电子学应用
高能物理
最具挑战性 的领域
需要国际合 作
奇异函数
常用连续函数：
Sa(t) 1
正弦函数、指数函数 抽样函数
t -π π
Sat(t) sin t
t
f(t)
E
高斯函数（钟形脉冲函数）
( t )2
f (t) Ee
0
t
五、信号与系统---信号
奇异函数
单位阶跃函数
0
t<0
u(t) 1
t>0
u(t) 1
t
利用阶跃函数的切除特性，可以方便的表示其它 类型的函数。（矩形脉冲：G(t)=u(t)-u(t-t0)）
完备正交函数集
在区间(t1，t2)内，用正交函数集g1(t), g2(t)，…， gn(t)近似表示函数f(t)，有
n
f (t) Cr gr (t) r1
当n→∞时，其方均误差等于0，则称此函数集为 完备正交函数集。 常见的几种完备正交函数集：三角函数集、复指 数函数集
五、信号与系统---信号
The Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC)
四、核电子学应用
各种各类的核仪器 仪表
ADM 600 Series Multipurpose Radiation Monitor （Canberra）
五、信号与系统---信号
引言
消息：待传送的一种以收、发双方事先约定的方式组成的符号。 （语言、文字、图形） 信号：用于描述和记录消息的任何物理状态随时间变化的过程。 转换器：把消息转换为电信号，或把电信号还原成消息的装置。 （摄像管、话筒） 信道：信号传输的通道。（双导线、同轴电缆）
二、核电子学特点及发展
核电子学的研究对象包括：①各种辐射探测器及 与之相应的电子电路或系统。②针对核信号时间 上的随机性、幅度上的统计性、波形的多样性以 及信号采集需要加以选择等特点的各种精密的电 子学测量技术；③各种大型核电子系统，用于在 核科学技术和高能物理实验中实时获取并处理大 量核信息，并在实验过程中不间断地对整个系统 的运行进行监测和控制。④电子原材料、电子元 件、器件和电子设备或系统在核辐射、核电磁场 下的辐射效应和相应的抗辐射加固技术。⑤核技 术在工业、农业、军事、医学、生物研究等方面 应用时所需的电子技术。
一、课程安排
课程学时安排
课内学时(64)，实验(20)，另加习题课
课程考核方式（100分）
作业（10分） 希望能独立、认真、按时完成每 次作业。
考试（60分） 课堂考勤(上课) （10分） 实验（20分）
一、课程安排
答疑和习题课
可以在公共邮箱里提问 可以到办公室（信工楼109）答疑 在教学过程中穿插习题课 不定期的对学生提问或讨论
四、核电子学应用
能用到什么地方的问题？
应用的领域很多，凡用到测量核信息的地方都会用 到核电子学。
原理性的东西近来发展不是很大，发展快的主要是 技术手段（数字化、小型化）,因此需要与其他新 技术相结合。
抓住本书内容的主线，即如何提高能量分辨率，如 何提高S/N，学会分析、解决问题的方法。重在灵 活应用，学会独立思考，鼓励创新。
t
任意函数表示为阶跃函数之和
f0(t)f(0)u(t)
fk(t)[f(kt)f(ktt)]u(tkt) f(tt)tkt tu(tkt)
f(t)f(0 )u (t) 0 f'()u (t )d
五、信号与系统---信号 f(t)
信号的时域分解与变换
t
任意函数表示为冲激函数之和
f(t) f(0)t(t)f(t)t(tt) f(kt)t(tkt)
最佳滤波、极零相消、信息畸变、有源滤波、 无源滤波、延迟线、数字滤波、展宽器、基线 恢复器、堆积判弃
幅度甄别器、单道、时间检出、符合、波形甄 别、模数变换、定标器、多道
能谱测量仪器、核电站监测系统、辐射监测仪 器
三、主要教学内容
大概教学进度
核电子学基础 （10学时） 核电子学中的信号与噪声（6学时） 前置放大器（6学时） 放大器（10学时） 脉冲幅度分析（10学时） 时间分析（8学时） 数据获取与辅助电路（8学时） 核辐射仪器（6学时）
正交函数集
设g1(t)，g2(t)，…，gn(t)，n个函数构成一个函数 集，这些函数在区间(t1，t2)内满足下列条件
t2 t1
gi
(t)gj
(t)dt
0
t2 t1
gi2 (t )dt