發(fā)布時間：2017-09-13 07:31

  本文關鍵詞：基于DSP的中子發(fā)生器控制臺研究與設計

  更多相關文章： 中子管 TMS320F2812 DC-DC變換器 控制 光耦隔離

【摘要】：中子發(fā)生器具有中子能量高、單色性好、可控制和使用安全的優(yōu)點,其在石油測井、煤質(zhì)分析和爆炸物及毒品檢測等方面有著廣泛的應用。中子發(fā)生器作為電控設備,其運行性能、中子產(chǎn)額、產(chǎn)額穩(wěn)定性以及使用壽命都受到中子發(fā)生器控制臺的影響。為了提高中子發(fā)生器運行性能和中子產(chǎn)額的穩(wěn)定性,本文針對東北師范大學自主知識產(chǎn)權的自成靶中子管的結構特點,設計一款基于DSP單片微控制器的新型中子發(fā)生器控制臺。該新型中子發(fā)生器控制臺主要分硬件設計和軟件設計兩部分。在硬件方面,本文設計的新型中子發(fā)生器控制臺是由主控電路、儲存器電源電路、離子源電源電路、高壓源電源電路、DA輸出光耦隔離模塊電路、AD采集光耦隔離模塊電路、其他輔助電路和觸摸屏八個電路模塊組成。中子發(fā)生器控制臺實際上就是要控制加在中子管上的儲存器電源、離子源電源和高壓源電源三路電源,使中子管滿足產(chǎn)生中子的條件。針對中子管所需要的具體三路電源參數(shù)和性能要求,設計出了相應的穩(wěn)定可控電源電路。主控電路以TMS320F2812為核心,通過DA輸出模塊、AD采集模塊和線性光偶隔離模塊控制三路電源的上電、調(diào)節(jié)、掉電和電參數(shù)采樣;并通過串口分別與上位機和觸摸屏通訊,接受上位機和觸摸屏的調(diào)節(jié)指令及上傳AD采樣值。DA輸出和AD采集均采用光耦模塊,實現(xiàn)弱電部分和強電部分的電氣隔離,保證系統(tǒng)運行性能的穩(wěn)定。在軟件方面,設計了上位機監(jiān)控軟件(觸摸屏軟件)和下位機軟件(DSP軟件)。上位機監(jiān)控軟件作為人機交互界面,起到了顯示三路電源的電參數(shù)和控制輸出的作用。DSP軟件作為整個系統(tǒng)控制的核心,結合具體的閉環(huán)算法控制各路電源的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和采樣,并可實現(xiàn)自動控制和手動控制兩種模式。在自動控制模式下,首先在上位機輸入控制目標,主控板上的DSP執(zhí)行控制程序,根據(jù)采集的三路電源電壓值、電流值與目標值的差異,產(chǎn)生對三路電源的控制信號輸出,實現(xiàn)中子管三路電源的自動調(diào)節(jié),直至達到預設的目標值,并保持其恒定。本文設計的新型中子發(fā)生器控制臺提高了中子發(fā)生器的調(diào)整精度和調(diào)整速度,減少了控制臺內(nèi)部的連線,降低了控制臺的故障率,增加了多路AD采樣,而且觸摸屏可實時顯示各路電源參數(shù)值并可取代電腦上位機直接調(diào)節(jié)控制臺工作,中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額穩(wěn)定性明顯提高。最終,基于DSP的新型中子發(fā)生器控制臺使中子產(chǎn)額的穩(wěn)定性不大于2%,同時還能滿足中子發(fā)生器長壽命的要求。
【關鍵詞】：中子管 TMS320F2812 DC-DC變換器 控制 光耦隔離
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O571.53
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究進展10-12
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容12-13
• 1.4 本設計的主要特色13-14
• 1.5 論文結構安排14-15
• 1.6 本章小結15-16
• 第2章 中子發(fā)生器的結構及原理16-20
• 2.1 中子發(fā)生器的結構16
• 2.2 中子管結構16-17
• 2.2.1 儲存器17
• 2.2.2 離子源17
• 2.2.3 高壓加速電極17
• 2.2.4 靶17
• 2.3 中子發(fā)生器控制臺的電路組成17-18
• 2.3.1 儲存器電源電路17-18
• 2.3.2 離子源電源電路18
• 2.3.3 高壓源電源電路18
• 2.3.4 主控電路18
• 2.4 中子發(fā)生器的工作原理和控制過程18-19
• 2.4.1 開啟過程18-19
• 2.4.2 關閉過程19
• 2.5 本章 小結19-20
• 第3章 中子發(fā)生器控制臺的硬件電路設計20-50
• 3.1 控制臺硬件系統(tǒng)結構的設計20-22
• 3.2 主控電路的設計22-30
• 3.2.1 主控電路供電電源的設計23-24
• 3.2.2 主控電路串.通訊電路的設計24
• 3.2.3 主控電路外擴RAM電路的設計24-25
• 3.2.4 主控電路PWM驅動電路的設計25-26
• 3.2.5 主控電路模擬輸入模塊的設計26-27
• 3.2.6 主控電路AD矯正電路的設計27-30
• 3.3 DA輸出光耦隔離模塊電路的設計30-31
• 3.4 儲存器電源電路的設計31-37
• 3.5 離子源電源電路的設計37-42
• 3.5.1 直流離子源電源電路的設計37-41
• 3.5.2 脈沖離子源電源電路的設計41-42
• 3.6 高壓源電源電路的設計42-44
• 3.7 AD采集光耦隔離模塊電路的設計44-46
• 3.8 觸摸屏46-47
• 3.9 其他輔助電路的設計47-49
• 3.10 本章小結49-50
• 第4章 中子發(fā)生器控制臺的軟件設計50-65
• 4.1 軟件設計平臺50
• 4.2 下位機軟件的設計50-62
• 4.2.1 下位機手動調(diào)節(jié)軟件的設計52
• 4.2.2 下位機自動調(diào)節(jié)軟件的設計52-54
• 4.2.3 定時器中斷程序的設計54-55
• 4.2.4 AD采樣程序和數(shù)字濾波程序的設計55-57
• 4.2.5 SCI發(fā)送中斷程序的設計57-60
• 4.2.6 SCI接收中斷程序的設計60-62
• 4.3 上位機監(jiān)控軟件的設計62-64
• 4.3.1 上位機手動調(diào)節(jié)軟件的設計62-63
• 4.3.2 上位機自動調(diào)節(jié)軟件的設計63-64
• 4.4 本章小結64-65
• 第5章 測試結果與分析65-72
• 5.1 對三路電源調(diào)控的測試結果與分析65-70
• 5.1.1 對儲存器電源調(diào)控的測試結果與分析65-67
• 5.1.2 對離子源電源調(diào)控的測試結果與分析67-68
• 5.1.3 對高壓源電源調(diào)控的測試結果與分析68-70
• 5.2 中子發(fā)生器控制臺整體運行的測試結果與分析70-71
• 5.3 本章小結71-72
• 第6章 總結與展望72-74
• 6.1 總結72
• 6.2 研究展望72-74
• 參考文獻74-76
• 附錄76-78
• 致謝78

【參考文獻】

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本文編號：842372