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

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)計(jì)數(shù)方法的研究
        1.2.2 Time-to-Count方法的研究
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 GM計(jì)數(shù)器核輻射測(cè)量的理論基礎(chǔ)
    2.1 GM計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介
    2.2 GM計(jì)數(shù)器的工作原理
    2.3 GM計(jì)數(shù)器輻射測(cè)量的基本原理
    2.4 GM計(jì)數(shù)器特性
        2.4.1 輸出信號(hào)
        2.4.2 GM計(jì)數(shù)器死時(shí)間
        2.4.3 GM計(jì)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(jì)分布
        2.5.2 Time-to-Count方法估計(jì)輻射強(qiáng)度
        2.5.3 Time-to-Count方法的工作過(guò)程
第3章 輻射儀硬件電路設(shè)計(jì)
    3.1 輻射儀總體設(shè)計(jì)
        3.1.1 輻射儀總體架構(gòu)
        3.1.2 FPGA簡(jiǎn)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(jì)
        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(hào)采集模塊
        3.3.5 高低壓切換模塊
        3.3.6 信號(hào)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(bào)警模塊
        3.3.10 通訊模塊
    3.4 儀器實(shí)物圖
第4章 輻射儀軟件開(kāi)發(fā)
    4.1 SOPC軟件開(kāi)發(fā)
        4.1.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境及語(yǔ)言的選擇
        4.1.2 SOPC軟件開(kāi)發(fā)流程
    4.2 軟件主程序
    4.3 軟件子程序
        4.3.1 計(jì)數(shù)模式子程序
        4.3.2 時(shí)間模式子程序
        4.3.3 外部硬件中斷軟件編程
        4.3.4 定時(shí)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(dòng)程序
第5章 輻射儀相關(guān)測(cè)試及數(shù)據(jù)分析
    5.1 GM計(jì)數(shù)器的性能測(cè)試
        5.1.1 GM計(jì)數(shù)器坪曲線測(cè)量
        5.1.2 GM計(jì)數(shù)器分辨時(shí)間測(cè)量
    5.2 輻射儀硬件測(cè)試
        5.2.1 光耦測(cè)試
        5.2.2 SN74HC14N測(cè)試
        5.2.3 GM計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)測(cè)試
    5.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及數(shù)據(jù)分析
        5.3.1 環(huán)境放射性測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 強(qiáng)放射源測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 輻射儀角度響應(yīng)的測(cè)試
    5.4 輻射儀標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立
        5.4.1 計(jì)數(shù)模式標(biāo)準(zhǔn)曲線建立
        5.4.2 時(shí)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(cè)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(hào)：3781741