中子發(fā)生器是一種能產(chǎn)生中子的小型加速裝置,它具有產(chǎn)額高、單色性好、安全可控、易攜帶、方便維護等優(yōu)點。在石油測井、煤質(zhì)分析和爆炸物檢測等方面有著十分廣泛的應用。實際測試中發(fā)現(xiàn),本課題組以往研制的中子發(fā)生器控制臺下位機系統(tǒng)實時性不夠,單片機片上AD采樣精度低、驅(qū)動采樣電路線性度差、硬件系統(tǒng)導線式連接方式導致信號干擾增大、長遠距離通信誤碼率大、系統(tǒng)整體會產(chǎn)生零點漂移等問題。從而影響實驗人員對中子管實時狀態(tài)的把握,進而直接或者間接影響中子產(chǎn)額及其穩(wěn)定性。針對上述在實際測試中遇到的問題,在繼承前輩優(yōu)秀經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一款以FreeRTOS實時操作系統(tǒng)的脈沖中子發(fā)生器控制系統(tǒng),從硬件和軟件兩方面依靠有針對性的設(shè)計,很好的解決了上述實驗中遇到的問題,提高了中子產(chǎn)額的穩(wěn)定性,極大的減少了后期開發(fā)和維護的周期以及成本。該控制系統(tǒng)設(shè)計主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件方面:主要包括下位機核心板最小系統(tǒng)電路、驅(qū)動采樣電路、儲存器電源、離子源電源,加速極電源以及He3探測器。核心板主控芯片采用了適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的超低功耗的以ARM-CortexM4為內(nèi)核的嵌入式微控制器STM32f407ZGT6,實現(xiàn)... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及工作
    1.4 論文章節(jié)安排
第二章 中子發(fā)生器結(jié)構(gòu)和原理
    2.1 中子發(fā)生器基本結(jié)構(gòu)與組成
    2.2 中子發(fā)生器電路組成
        2.2.1 中子發(fā)生器控制電路
        2.2.2 儲存器電源
        2.2.3 離子源電源
        2.2.4 加速極電源
        2.2.5 中子管電參數(shù)采集電路
    2.3 本章小結(jié)
第三章 中子發(fā)生器控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
    3.1 控制臺系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.2 基于STM32F407ZGT6 的最小系統(tǒng)設(shè)計
        3.2.1 STM32F407ZGT6 主控芯片
        3.2.2 數(shù)字隔離串口通信
        3.2.3 隔離電源模塊
    3.3 脈沖信號驅(qū)動
    3.4 延時同步驅(qū)動
    3.5 插拔式主控板+驅(qū)動板整合設(shè)計
        3.5.1 DA轉(zhuǎn)換電路
        3.5.2 AD采集電路
    3.6 中子管供電電源設(shè)計
        3.6.1 儲存器電路
        3.6.2 離子源電路
        3.6.3 加速極電路
        3.6.4 輔助供電電路
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于FreeRTOS實時操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    4.1 系統(tǒng)級的中子發(fā)生器控制臺
    4.2 FreeRTOS實時操作系統(tǒng)
        4.2.1 Keil u Vision5集成開發(fā)環(huán)境
        4.2.2 FreeRTOS任務優(yōu)先級
        4.2.3 FreeRTOS任務狀態(tài)與調(diào)度
    4.3 STM32Cube MX圖形化配置
        4.3.1 HAL庫
        4.3.2 定時器資源配置
        4.3.3 FreeRTOS配置
        4.3.4 AD采集資源配置
        4.3.5 串口資源配置
        4.3.6 時鐘源配置
        4.3.7 中斷配置
        4.3.8 工程管理
    4.4 FreeRTOS程序設(shè)計
        4.4.1 AD數(shù)據(jù)采集
        4.4.2 過采樣技術(shù)提高采集分辨率
        4.4.3 輸出三路電源PWM控制信號
        4.4.4 輸出脈沖和延時同步信號
        4.4.5 消息隊列
        4.4.6 Free Modbus在 FreeRTOS中的移植
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于LabVIEW的上位機程序設(shè)計
    5.1 基于LabVIEW的上位機控制界面的設(shè)計
    5.2 基于PID的一鍵啟動調(diào)節(jié)
    5.3 基于最小二乘法的AD校正算法
        5.3.1 利用枚舉法驗證最小二乘法擬合效果
        5.3.2 利用最小二乘法進行非線性校正
    5.4 消除零點漂移功能
    5.5 本章小結(jié)
第六章 控制臺實驗測試及結(jié)果
    6.1 過采樣技術(shù)采集精度測試
    6.2 最小二乘法非線性度測試
    6.3 三路電源整體測試
    6.4 中子發(fā)生器產(chǎn)額及穩(wěn)定性測試
        6.4.1 中子發(fā)生器產(chǎn)額測試
        6.4.2 中子發(fā)生器穩(wěn)定性測試
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 未來展望
參考文獻
致謝
在學期間公開發(fā)表論文及著作情況


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[8]基于傾角傳感器的橋梁線形實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 何聰.南京郵電大學 2016
[9]FreeRTOS實時操作系統(tǒng)任務調(diào)度優(yōu)化的研究與實現(xiàn)[D]. 朱迪.南京郵電大學 2015
[10]高溫高產(chǎn)額可控脈沖中子發(fā)生器研究[D]. 楊林森.西安石油大學 2015



本文編號：3669963