论文摘要
软X光能谱还原,作为惯性约束聚变实验中的重要诊断内容,能够通过分析还原能谱,获得高温等离子体参加聚爆过程中的辐射温度等基本实验参数。然而,用于测量软X光射线的软X光能谱仪因探测通道体积较大,其安装位置及朝向易发生干涉,导致探测通道的安装数量有限。现有的能谱还原方法多用于冗余软X光测量数据的能谱重建,其测量数据较少时,能谱重建存在失真现象。针对有限探测通道数下,能谱还原失真的问题,研究提出基于压缩感知的软X光能谱还原方法,主要研究工作如下:根据软X光能谱仪系统结构,分析推导软X光能谱还原过程,进一步揭示软X光能谱还原原理。基于滤波法的Dante软X光能谱仪通过探测通道的响应函数与被测能谱的积分效应将频谱信息转化为时域信息,其转换后的电压信号被示波器记录,还原能谱可由已知探测通道测量值和电压信号的逆向求解得出。压缩感知与此过程类似,可以通过少量非自适应采样,将信号投影到低维空间,再利用重构算法从少量测量值中精确重建原信号。因此,有限探测通道数下的软X光能谱还原可以被表述为根据少量测量值精确恢复原信号的问题,即通过压缩感知理论将能谱信号转化为电压信号,用少量测量值重建软X光能谱信号。软X光能谱具有平滑多峰的特点,其能谱分辨能力与Legendre多项式图像一致,Legendre正交基可为软X光能谱信号的稀疏表示提供规模较大、表现能力丰富的基字典。基于7)1范数的Lasso算法能够自适应地从Legendre正交基字典中挑选出合适的基原子进行光谱信号的稀疏重构。使其在有限探测通道数下,利用少量探测数据精确还原能谱。最后,为了验证该方法的有效性,以均方根误差、平均绝对值误差作为评价准则,通过两种常见软X光能谱的自检测实验比较在不同探测通道数下基于压缩感知的软X光能谱还原方法和几种典型方法的能谱还原能力。实验结果表明,针对光子能量范围为50-6000eV的软X光能谱,使用基于压缩感知的软X光能谱还原方法进行能谱还原,只需要安装8个探测通道就可以得到和以往安装14个探测通道相同的能谱还原精度,为软X光能谱仪节省了42.86%的探测通道安装空间。本文提出的软X光能谱还原方法解决了软X光能谱仪在有限探测通道数下,软X光能谱还原失真的问题。为有限探测通道下的能谱还原提供了解谱依据,可对惯性约束聚变装置的设计和建造具有明显的实用价值,既可以节约建造和运行成本,又可为其他设备的安装提供有利条件,能够产生直接的经济效益。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 夏楠
导师: 黄运保,魏登明
关键词: 惯性约束聚变,软光能谱仪,能谱还原,压缩感知,解谱方法
来源: 广东工业大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 物理学,核科学技术
单位: 广东工业大学
基金: 国家自然科学基金项目:复杂产品基于非自适应压缩采样的响应面仿真优化方法(项目编号:51375185)
分类号: TL632;O434.1
DOI: 10.27029/d.cnki.ggdgu.2019.000956
总页数: 69
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