【摘要】：空間輻射粒子對航天器可造成包括單粒子效應(yīng)、總劑量效應(yīng)、充放電效應(yīng)等輻射損傷甚至失效,對航天員的生命健康安全存在著威脅。我國航天活動的深入對空間輻射探測技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求。通過數(shù)字化技術(shù)獲取探測數(shù)據(jù)并進行處理分析,可以更為高效地完成傳統(tǒng)探測技術(shù)的任務(wù),更符合航天需求。首先,本論文針對空間輻射探測研究的目標(biāo),設(shè)計并搭建了空間輻射探測器數(shù)字化系統(tǒng)。探測器系統(tǒng)主要包括閃爍體探頭、探測器電子學(xué)、探測器信號采集及處理以及離線的數(shù)據(jù)處理等模塊。數(shù)字化系統(tǒng)是其中重要的子系統(tǒng),包含脈沖波形數(shù)字化及以后處理的內(nèi)容。本文針對輻射探測器快信號的波形數(shù)字化及觸發(fā)原理進行了深入研究,對探測器數(shù)據(jù)獲取及處理系統(tǒng)進行了調(diào)試及測試,實現(xiàn)了數(shù)字化系統(tǒng)的正常工作。根據(jù)需要,數(shù)字化系統(tǒng)可以選擇在線、離線兩種方式下工作。其次,利用探測器電子學(xué)數(shù)字化處理硬件及同步化軟件,對多單元進行同步化調(diào)試。針對輻射探測器兩板單元信號時間不同步的問題,測量兩單元之間的延遲時間。通過延遲了主板單元時鐘相位,實現(xiàn)了主從板之間的同步化,這種同步化技術(shù)能夠擴展到32路采樣通道。對空間輻射探測系統(tǒng)進行了地面測試,經(jīng)過能量刻度,對中子源252Cf的測量結(jié)果進行了粒子鑒別及能譜分析,對比分析了利用氧化釓作為中子增強材料的測量結(jié)果。此外,對探測數(shù)據(jù)的離線處理方法進行了研究,包括數(shù)字脈沖的平滑、擬合、濾波的處理方式,對離線處理方法進行了算法的設(shè)計及程序的實現(xiàn)。最后,在同步化的基礎(chǔ)上,通過時間窗,實現(xiàn)了對真事件的篩選。利用數(shù)字脈沖多次平滑的處理方式對粒子探測的慢成分進行了研究,并利用后沿時間進行脈沖形狀分析,實驗測試表明后沿時間能夠進行粒子鑒別,目前得到其n/γ鑒別品質(zhì)因數(shù)FOM為0.765。
【圖文】：

的現(xiàn)象、或其他的物理化學(xué)變化進行空間輻射探測的儀器稱為空間輻射探測器�？臻g輻射探測器技術(shù)綜合了空間輻射環(huán)境探測技術(shù)、核物理技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、信息工程技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等多領(lǐng)域的先進技術(shù)，形成了較為完整的理論與實驗體系。2.1 空間輻射探測器基本組成及工作原理空間輻射探測器選用閃爍體作為探頭部分，在地面的探測實驗中可以使用液體閃爍體作為探頭進行實驗，在空間中時則須使用塑料閃爍體作為探頭。2.1.1 空間輻射閃爍體探測器基本組成空間輻射探測器系統(tǒng)包括探頭部分、電源部分、前置放大部分、以及波形數(shù)字化采樣及處理部分。在前置放大器信號輸出端，傳統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)需要設(shè)計主放大電路，，濾波電路，成形電路，極零相消電路，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，以及最終的數(shù)據(jù)存儲分析等幾個模塊。而基于波形數(shù)字化譜儀的數(shù)字化技術(shù)，將前放輸出信號輸入波形數(shù)字化譜儀之后即進入數(shù)據(jù)獲取處理系統(tǒng)進行在線或離線數(shù)據(jù)處理分析。相比較而言，基于譜儀的數(shù)字化技術(shù)擁有更好的集成度，更全面的處理功能，以及更高的處理精度。探測器系統(tǒng)框圖如圖 2.1。電源極零相消主放電路

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文電壓范圍為 1V，采樣位數(shù)為 10 位的 ADC，量化單位為 1000/210≈0.977 2V，采樣位數(shù)為 14 位的 ADC，其量化單位則為 2000/214≈0.122mv，得到篩選，將采樣信號保存成特定數(shù)據(jù)格式如二進制的過程。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 (Digital-to-Analog Converter，DAC)將輸出數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為返回輸入信號，使得輸入信號幅度范圍動態(tài)可調(diào)。通過設(shè)置直流偏置(D-offset)參數(shù)來調(diào)整采樣的基線，如圖 2.5 所示，直流偏置參數(shù)為-50%采樣基為 0.5V，50%對應(yīng) 0V�；�的調(diào)整允許數(shù)字處理器采樣正負(fù)脈沖，或了 ADC 采樣動態(tài)電壓范圍的適應(yīng)性。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過觸發(fā)篩選，進入緩存選的 FPGA 模塊為 AMC(ADC&Memery Controller) FPGA 模塊，為 AD塊。模擬信號集成處理
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL81

【參考文獻】

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1 常進;馮磊;郭建華;范一中;;“悟空”玉宇探測暗物質(zhì)——暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星簡介[J];科技導(dǎo)報;2016年05期

2 常樂;劉應(yīng)都;杜龍;王玉廷;曹喜光;張國強;王宏偉;馬春旺;張松;鐘晨;李琛;;EJ301液體閃爍體探測器的波形甄別和能量刻度[J];核技術(shù);2015年02期

3 亓鵬;王殿生;閆向宏;周麗霞;陳東猛;;Gnuplot在近代物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J];實驗技術(shù)與管理;2014年10期

4 韋飛;王世金;梁金寶;王月;張申毅;荊濤;張煥新;張斌全;冷雙;;風(fēng)云二號03批衛(wèi)星空間環(huán)境監(jiān)測器[J];地球物理學(xué)報;2013年01期

5 杜平;張玉敏;朱春來;;核輻射探測裝備和技術(shù)的發(fā)展趨勢[J];中國科技信息;2012年13期

6 張亮;王赤;傅綏燕;;太陽活動與全球氣候變化[J];空間科學(xué)學(xué)報;2011年05期

7 馬慶梅;陸段軍;;空間地球輻射探測技術(shù)研究進展[J];紅外;2010年09期

8 李桃生;陳軍;王志強;;空間輻射環(huán)境概述[J];輻射防護通訊;2008年02期

9 高健;楊成忠;唐明明;;多通道數(shù)據(jù)采集卡同步功能的設(shè)計與實現(xiàn)[J];機電工程;2008年01期

10 孫苗鐘;;基于MATLAB的振動信號平滑處理方法[J];電子測量技術(shù);2007年06期

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1 杜中偉;中子探測的波形數(shù)字化技術(shù)的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 張s乓

本文編號：2620640