中子發(fā)生器是一種小型加速器中子源,它具有產(chǎn)額高、單色性好、安全可控、體積小等優(yōu)點,目前在石油測井、爆炸物檢測、放射性治療等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。由于國內(nèi)的中子管中子發(fā)生器技術(shù)起步比較晚,中子發(fā)生器的自動化程度還不夠高。在設(shè)備的運行過程中,常常需要操作人員的干預(yù),而且還存在中子產(chǎn)額穩(wěn)定性不高、異常處理機制欠缺的問題。本文針對上述問題,設(shè)計了一款新型中子發(fā)生器閉環(huán)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以He-3中子探測器作為中子產(chǎn)額的監(jiān)測設(shè)備,通過嵌入式硬件系統(tǒng)和中子閉環(huán)控制算法來自行調(diào)整中子發(fā)生器電參數(shù),提高了中子產(chǎn)額的穩(wěn)定性、節(jié)省了人力成本。并且控制系統(tǒng)具有錯誤診斷與自保護機制,一旦設(shè)備出現(xiàn)故障,系統(tǒng)通過分析電參數(shù)的變化情況,找出故障原因并開啟相應(yīng)的保護機制,將危險和損失降到最低。該中子發(fā)生器控制系統(tǒng)主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。在硬件方面,系統(tǒng)包括主控電路、儲存器電源、離子源電源、加速極電源、中子探測器和工控機。其中主控電路是硬件系統(tǒng)的核心,它由核心控制板和驅(qū)動板組成,核心控制板以TI公司的高性能DSP TMS320F2810控制芯片為核心,它控制著驅(qū)動板。驅(qū)動板由DA轉(zhuǎn)換電路、AD采集電路、串... 

【文章來源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中子發(fā)生器整體結(jié)構(gòu)框圖

最終產(chǎn)生穩(wěn)定的中子。中子發(fā)生器整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 中子發(fā)生器整體結(jié)構(gòu)框圖2.2 密封中子管結(jié)構(gòu)中子管是一種小型加速器中子源，它將儲存器、離子源、高壓加速電極和靶全部真空密封在一支玻璃或陶瓷等管內(nèi)。相較于反應(yīng)堆、大型加速器等中子源，它體積小、運輸方便、產(chǎn)額穩(wěn)定，在元素分析等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用[20]。其中 ZFD-1型自成靶中子管的結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。圖 2.2 中子管結(jié)構(gòu)

11圖 3.2 核心控制板結(jié)構(gòu)圖3.2.1 主控芯片的選型主控芯片是中子發(fā)生器控制系統(tǒng)的核心部件，其性能直接影響著整個中子發(fā)生器的工作性能，因此本文首先進行主控芯片的選型工作�，F(xiàn)今流行的微控制器主要有 51 單片機系列、凌陽單片機系列、DSP 系列、ARM 系列、FPGA 系列。51 單片機系列、凌陽單片機系列雖然結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但其 CPU 運行速度、可靠性等不高[22]。FPGA 是在 CPLD 的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物，它依靠硬件描述語言來完成電路設(shè)計，電路結(jié)構(gòu)沒有固定，可以根據(jù)實際的要求進行更改，使用起來靈活、方便，用來實現(xiàn)復(fù)雜的時序邏輯設(shè)計，但沒有集成的 ADC 外設(shè)、DAC 等外設(shè)，不適合作為控制器[23]。ARM 雖然外設(shè)較多、功耗低，但數(shù)據(jù)處理能力等方面不如 DSP，由于以后需要在主控芯片中加入一些穩(wěn)定算法，進行大量數(shù)據(jù)運算，綜合考慮，本文選用 DSP 芯片[24]。TMS320C2000 系列是 DSP 中的最適合工業(yè)控制領(lǐng)域的，本文選用 C2000 系列中小體積封裝的 TMS320F2810PBKA 作為控制系統(tǒng)的核心控制器


本文編號：2906055