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1、爆炸物检测中微弱NQR信号的处理第21卷第2期电波科学2006年4月CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEVo1.2l,No.2April,2006文章编号1005—0388(2006)02—0204—05爆炸物检测中微弱NQR信号的处理原普毛云志郭华民(中国电波传播研究所.青岛,maoyunzhi@sina.com,山东青岛266071)摘要介绍了用核四极矩共振技术检测爆炸物品的原理及检测过程中信号的处理方法.根据NQR测量中接收信号极其微弱的特点,针对以数字累加技术处理NQR信号的常规方法,
2、提出了利用相关检测的方法来处理核四极矩共振(NQR)信号,该方法可以更有效地提高信噪比,并消除随机噪声和外界干扰对接收信号的干扰,从而提高了检测微弱NQR信号的准确性.关键词NQR(核四极矩共振),RDX(黑索金),随机噪声,相关检测中图分类号,rJ5l,TH841文献标识码AWeaksignalreceivingandprocessingfornuclearquadrupoleresonancedetectionYUANPuMA0Yun—zhiGU0Hua-min(ChineseResearchInstitut
3、eofRadiowavePropagation,Chinamaoyunzhi@sina.corn-QingdaoShandong266071.ChinaJAbstractTheprincipleandsignalprocessingmethodofexplosivedetectionbynu—clearquadrupoleresonance(NQR)areintroducedinthispaper.ConsideringtheweaksingalcharacteristicsofNQRdetetion.anews
4、ignalprocessingmethodisde—velopedbyutilizingcorrelationdetectionbasedondigitalaccumulationtechnique.ThemethodmayincreaseSNReffectivelyandeliminatetheinterferencesofthermalnoiseandenvironmentinterferencetoreceivingsignals-SOcanimprovestheveraci—tyofdetectingwe
5、aksignals.Keywordsnuclearquadrupoleresonance,RDX,thermalnoise,correlationdetec—tion1引言原子核四极矩共振(NuclearQuadrupoleReso—nance),缩写为NQR,是一种原子核物理现象,是指原子核的非球对称部分因与核外电场梯度相互作用引起能级分裂,在外加射频场作用下,产生能级跃迁的过程.共振过程所吸收(发射)的能量(电磁场频率),由能级宽度所决定.这个能级宽度又是由原子核种类与电场梯度决定的,后者又由共振原子核核外电
6、子及邻近核的外层电子即电子云的分布所确收稿日期:2004—12一lO204定,因此,即使同一种原子核,当其处在不同的物质中,或者同一种物质不同的结构型式中,其NQR频率都不相同,因此NQR已成为判别物质的有力工具.大多数的爆炸物都含有氮元素,例如RDX(黑索金)和TNT,通过测量NQR谱线,就可以判断爆炸物是否存在.2NQR的原理每一个原子核总是处于周围带电粒子所形成的电磁场之中,如果电场的空间变化率不为零(即电场第2期原普等:爆炸物检测中微弱NQR信号的处理2O5梯度不等于零),原子核的四极体与这样的电场将发生
7、相互作用,呈现一定的电矩,即电四极矩.在这样的电场中,由于电四极矩的作用,使原子核具有相应的能量,表现为一系列分立的能级[23.当能级为::(1+'7),z一一9(1)跃迁频率为:一(3zt:(2)山.=一一eQq=,,_(3)式中:e～电子电量Q一电四极矩量q一电场梯度分量h一普朗克恒量非对称因子从上述分析不难看出,要产生核四极矩共振,必须有三个条件:一是原子核的电四极矩不为零;二是这个原子核周围的电场梯度不为零;三是有合适频率的外加电磁场.前二者是物质本身的内在因素,后者是人为施加的外部条件.特别要指出的是原
8、子核周围的电场是由其它带电粒子决定的,也就是由分子内部构造决定的.这就是说,不但不同的原子核的NQR频率不同,就是同一种原子核处在不同的分子中,其NQR频率也不相同.所以,一旦检测到NQR信号,则不但可以判明是哪种原子核,而且可以判明是什么物质分子,这就是它的独到之处.3NQR的脉冲序列以当前应用的天线技术条件,脉冲NQR方法在单次的信号采集中不可能获得所需要的信噪比.因
