發(fā)布時間：2023-04-04 04:00

　　GM計數(shù)器在核輻射測量領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛,但其死時間長、脈沖堆積以及量程范圍窄等問題限制了其在強(qiáng)輻照環(huán)境下的推廣應(yīng)用。本文針對GM計數(shù)器的固有缺點,基于Time-to-Count測量原理,設(shè)計了一種基于高速FPGA核心的雙模式輻射劑量儀,有效的拓展了GM計數(shù)器的量程范圍,延長了探測器的使用壽命,具有較高的實用價值。論文從硬件設(shè)計、軟件開發(fā)以及性能測試幾個方面,較詳細(xì)的論述了雙模式輻射劑量儀的結(jié)構(gòu)和工作原理。該儀器采用計數(shù)和時間雙模式工作,具有量程寬、誤差小的優(yōu)勢。其中,計數(shù)模式主要用于環(huán)境輻射劑量的測量,時間模式主要用于強(qiáng)輻射下的劑量監(jiān)測,兩種模式可自動進(jìn)行切換。論文的主要工作及成果有:1.設(shè)計了基于FPGA的雙模式輻射劑量儀的硬件電路。輻射儀探頭采用J305型GM計數(shù)器,基于FPGA核心定制了Nios II軟核處理器,實現(xiàn)了高低壓電源快速切換、信號精確記時、工作模式判別、顯示報警等功能。2.開發(fā)了基于Nios II軟核處理器的輻射測量軟件,包括模式自動判定子程序、時間模式子程序、計數(shù)模式子程序以及OLED驅(qū)動程序、定時器內(nèi)核編程和其他內(nèi)核的編程,實現(xiàn)了雙模式下輻射劑量的測量與控制等功能...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展及現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)計數(shù)方法的研究
        1.2.2 Time-to-Count方法的研究
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 GM計數(shù)器核輻射測量的理論基礎(chǔ)
    2.1 GM計數(shù)器簡介
    2.2 GM計數(shù)器的工作原理
    2.3 GM計數(shù)器輻射測量的基本原理
    2.4 GM計數(shù)器特性
        2.4.1 輸出信號
        2.4.2 GM計數(shù)器死時間
        2.4.3 GM計數(shù)器坪區(qū)
    2.5 Time-to-Count方法理論介紹
        2.5.1 放射性衰變的統(tǒng)計分布
        2.5.2 Time-to-Count方法估計輻射強(qiáng)度
        2.5.3 Time-to-Count方法的工作過程
第3章 輻射儀硬件電路設(shè)計
    3.1 輻射儀總體設(shè)計
        3.1.1 輻射儀總體架構(gòu)
        3.1.2 FPGA簡介及選型
        3.1.3 SOPC概述
        3.1.4 Nios II概述
    3.2 SOPC硬件設(shè)計
        3.2.1 定制CPU及外設(shè)
        3.2.2 建立鎖相環(huán)
        3.2.3 分配引腳
    3.3 輻射儀各模塊電路
        3.3.1 FPGA最小系統(tǒng)
        3.3.2 電源模塊
        3.3.3 高壓模塊
        3.3.4 信號采集模塊
        3.3.5 高低壓切換模塊
        3.3.6 信號預(yù)處理模塊
        3.3.7 OLED顯示模塊
        3.3.8 功能切換模塊
        3.3.9 超閾值報警模塊
        3.3.10 通訊模塊
    3.4 儀器實物圖
第4章 輻射儀軟件開發(fā)
    4.1 SOPC軟件開發(fā)
        4.1.1 開發(fā)環(huán)境及語言的選擇
        4.1.2 SOPC軟件開發(fā)流程
    4.2 軟件主程序
    4.3 軟件子程序
        4.3.1 計數(shù)模式子程序
        4.3.2 時間模式子程序
        4.3.3 外部硬件中斷軟件編程
        4.3.4 定時器內(nèi)核軟件編程
        4.3.5 PIO內(nèi)核軟件編程
        4.3.6 UART內(nèi)核軟件編程
        4.3.7 藍(lán)牙AT命令
        4.3.8 I2C總線
        4.3.9 OLED驅(qū)動程序
第5章 輻射儀相關(guān)測試及數(shù)據(jù)分析
    5.1 GM計數(shù)器的性能測試
        5.1.1 GM計數(shù)器坪曲線測量
        5.1.2 GM計數(shù)器分辨時間測量
    5.2 輻射儀硬件測試
        5.2.1 光耦測試
        5.2.2 SN74HC14N測試
        5.2.3 GM計數(shù)器輸出信號測試
    5.3 實驗測試及數(shù)據(jù)分析
        5.3.1 環(huán)境放射性測量實驗
        5.3.2 強(qiáng)放射源測量實驗
        5.3.3 輻射儀角度響應(yīng)的測試
    5.4 輻射儀標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立
        5.4.1 計數(shù)模式標(biāo)準(zhǔn)曲線建立
        5.4.2 時間模式標(biāo)準(zhǔn)曲線建立
        5.4.3 誤差分析
    5.5 輻射儀的量程
    5.6 技術(shù)指標(biāo)
    5.7 輻射儀穩(wěn)定性能測試
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果
附錄



本文編號：3781741