【摘要】：中子發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生中子射線的輕便設(shè)備,由中子管、高壓電源和控制系統(tǒng)組成。它具有可以關(guān)斷、容易防護(hù)、體積小、重量輕、長壽命、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。已廣泛應(yīng)用于石油測井、工業(yè)在線分析、爆炸物檢測等領(lǐng)域。本文針對項目組以往開發(fā)的控制臺在使用過程中出現(xiàn)的一些問題,設(shè)計開發(fā)一款基于LPC1768嵌入式系統(tǒng)的新型中子發(fā)生器控制臺系統(tǒng)。該控制臺系統(tǒng)包括儲存器、離子源、高壓源三路驅(qū)動電源,以及人機(jī)交互系統(tǒng)。首先闡述了ARM微控制器作為中子發(fā)生器控制臺主控制器的適用性及可開發(fā)性,設(shè)計以LPC1768微控制器電路為核心的主控電路,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制臺系統(tǒng)的控制工作。其次,設(shè)計了各路電源的驅(qū)動電路。每一路驅(qū)動電源包括輸出通道和輸入通道:輸出通道方面,對主控芯片進(jìn)行程序設(shè)計,由主控電路輸出PWM控制信號,搭配PWM驅(qū)動芯片、隔離電路及二階有源低通濾波電路,實(shí)現(xiàn)DA輸出模擬控制信號,來調(diào)控驅(qū)動電源輸出;輸入通道方面,通過AD采集電路及隔離電路實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電源參數(shù)及中子管狀態(tài)的實(shí)時采集,給出一種LPC1768內(nèi)置12位ADC誤差補(bǔ)償方法,補(bǔ)償后的內(nèi)置ADC采樣精度為0.1%,而在需要較高精度的控制臺方案中,則通過更高精度的外置16位AD采集電路實(shí)現(xiàn)參數(shù)采集,AD精度提高到0.03%.另外,本文摒棄傳統(tǒng)光耦隔離方案,改為各模塊之間加入數(shù)字隔離電路,使隔離方案在性能、功耗、傳輸速率、電路體積等方面得到優(yōu)化,提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。加入隔離電源模塊,實(shí)現(xiàn)對各電路模塊的獨(dú)立供電,以避免電路之間的干擾,同時也解決了由開關(guān)電源直接供電引起的紋波干擾問題。然后,在人機(jī)交互系統(tǒng)方面,基于LabVIEW開發(fā)平臺,設(shè)計一種多通道、自保護(hù)的上位機(jī)控制軟件,用來代替觸摸屏方案;對LPC1768微控制器進(jìn)行開發(fā),通過數(shù)字隔離串口模塊實(shí)現(xiàn)控制臺與上位機(jī)的通信,增加了串口通信的穩(wěn)定性和抗干擾能力,解決了串口死機(jī)問題,保證控制臺與上位機(jī)的穩(wěn)定通信,實(shí)現(xiàn)對中子發(fā)生器各路電源的參數(shù)采集和調(diào)控功能。本文通過對硬件電路方案及結(jié)構(gòu)的改進(jìn),很好的應(yīng)對突發(fā)狀況導(dǎo)致的主控板死機(jī)問題。最后,加入穩(wěn)定性算法,實(shí)現(xiàn)控制臺自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定中子發(fā)生器電參數(shù)。本文對系統(tǒng)進(jìn)行測試,整個測試過程在新搭建的中子實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。測試結(jié)果:儲存器電源、離子源電源、高壓源電源參數(shù)與上位機(jī)調(diào)節(jié)步長接近線性調(diào)節(jié),儲存器調(diào)節(jié)精度0.8mA,離子源調(diào)節(jié)精度1.5V,高壓源調(diào)節(jié)精度0.07KV;在額定工作模式下,中子發(fā)生器中子產(chǎn)額穩(wěn)定性在±2%以內(nèi);“自穩(wěn)定”模式下,中子發(fā)生器電參數(shù)穩(wěn)定在±0.1%以內(nèi)。本文所設(shè)計的中子發(fā)生器控制臺系統(tǒng)完全符合使用標(biāo)準(zhǔn),總體性能優(yōu)于項目組前幾代控制臺設(shè)計方案。本文所設(shè)計的中子發(fā)生器控制臺系統(tǒng)已經(jīng)在科技部國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項“工業(yè)物料成分實(shí)時在線檢測儀器的開發(fā)與應(yīng)用(2013YQ040861)”中使用,滿足項目總體的要求,運(yùn)行良好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O571.5;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2416500