【摘要】：隨著核能的大力發(fā)展,環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)越來(lái)越受到重視[1]。核探測(cè)器是輻射防護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)中相當(dāng)重要的部件,因此,整個(gè)系統(tǒng)或裝置的良好運(yùn)行是依附于核探測(cè)器的可靠穩(wěn)定性。核探測(cè)器輸出信號(hào)不同于普通傳感器,信噪比低,背景雜波強(qiáng);常處在高溫高輻照惡劣工作環(huán)境,以致儀器故障頻繁,出現(xiàn)誤判誤報(bào),影響正常生產(chǎn)[2];同時(shí)核儀器的數(shù)字化是一種趨勢(shì),存在穩(wěn)定可靠、自動(dòng)故障智能診斷及快速定位的要求。為此本人以課題組國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為依托,借鑒國(guó)內(nèi)外核探測(cè)器故障診斷研究的科研成果,而且目前數(shù)字信號(hào)處理的有了很多突破發(fā)展,結(jié)合核探測(cè)器的數(shù)字化信號(hào)(A/D)的發(fā)展,分析核探測(cè)器輸出脈沖信號(hào)波形特征的改變與探測(cè)器工作狀況之間的關(guān)系,來(lái)達(dá)到核探測(cè)器故障監(jiān)測(cè)記錄的目的。研制出了一種核探測(cè)器故障監(jiān)測(cè)記錄裝置,該裝置有兩種工作模式:工作模式(1)為核信號(hào)波形數(shù)字化獲取與處理,將核信號(hào)波形實(shí)時(shí)顯示在LCD彩屏界面并記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。工作模式(2)為多道幅度分析器,將原始信號(hào)最終處理成為峰值信號(hào)傳至STM32,為保證程序編寫(xiě)與數(shù)據(jù)處理便捷,系統(tǒng)裝置LCD模塊的處理界面是基于STemWin軟件而研發(fā)的。使用該界面對(duì)采集到的峰值信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分道、平滑、尋峰、穩(wěn)峰等處理,最終得到γ能譜。該裝置由前端模擬電路、高速A/D轉(zhuǎn)換器、高性能微控制器STM32F407與LCD顯示模塊組成。前端模擬電路主要由探測(cè)器(溴化鑭LaBr3(Ce)探測(cè)器、碲鋅鎘(CZT)探測(cè)器)、信號(hào)程控放大整形電路、峰值檢測(cè)保持電路、高速A/D轉(zhuǎn)換器等組成,將探測(cè)器輸出核信號(hào)最終處理成為數(shù)字信號(hào)傳至微控制器STM32F407。其中LCD顯示模塊LCD是由FSMC接口來(lái)驅(qū)動(dòng)的,其優(yōu)勢(shì)是刷屏速率較快,從而達(dá)到波形重現(xiàn)的要求。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了 Kei15開(kāi)發(fā)軟件,并且在界面設(shè)計(jì)平臺(tái)采用STemWin,其中GUI編程部分只需要調(diào)用圖形函數(shù)庫(kù),因此減短了整體的開(kāi)發(fā)時(shí)間。同時(shí)還添加了 SPI FLASH電路及USB轉(zhuǎn)串口電路,對(duì)采集數(shù)據(jù)文件進(jìn)行存儲(chǔ)及上傳到PC機(jī)。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)量,整個(gè)裝置系統(tǒng)的性能良好,同時(shí)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期期望。
【圖文】：

通過(guò)ＨＦ半滿(mǎn)標(biāo)志向ＳＴＭ３２發(fā)出中斷，ＳＴＭ３２根據(jù)這個(gè)中斷信號(hào)將ＨＦＯ中的數(shù)據(jù)逡逑塊讀走。工作模式（２）是信號(hào)先由放大器電路進(jìn)行放大成形后，然后進(jìn)入多道脈沖逡逑幅度分析器電路。本文中多道脈沖幅度分析器采用的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器為ＡＤＳ７８０５，第３逡逑章會(huì)著重介紹兩款芯片的參數(shù)信息。其中多道脈沖幅度分析電路中的上下閾值甄別電逡逑路對(duì)輸入信號(hào)波形進(jìn)行篩選，只有滿(mǎn)足條件的信號(hào)才可通過(guò)。峰值檢測(cè)保持電路對(duì)核逡逑信號(hào)脈沖波峰進(jìn)行展寬和保持，來(lái)達(dá)到峰值保持足夠長(zhǎng)時(shí)間的目的，以保障Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換逡逑過(guò)程中的峰值穩(wěn)定。而觸發(fā)控制電路是當(dāng)有脈沖波峰到來(lái)時(shí)觸發(fā)ＡＤＣ開(kāi)始Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，逡逑Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束后ＳＴＭ３２Ｆ４０７進(jìn)行采集。觸摸屏用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制操作系統(tǒng)的目的。逡逑系統(tǒng)硬件核心處理器使用的是ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６，使用其強(qiáng)大、充足的各種配置及逡逑外設(shè)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)核脈沖波形和核能譜數(shù)據(jù)的采樣、存儲(chǔ)和處理。選用了邋ｕＣＯＳＩＩＩ這款逡逑實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)采用的是美國(guó)Ｋｅｉｌ邋Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司出品的Ｋｅｉｌ逡逑ＵＶｉＳｉ0ｎ５嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)編寫(xiě)核脈沖波形分析處理軟件及核能譜分析處理逡逑軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。逡逑

輸出的信號(hào)是一系列隨機(jī)分布的電荷或者電流脈沖，，輸出信號(hào)的幅度不同，波形也不逡逑同通過(guò)研究與分析大多數(shù)常用到的探測(cè)器都可以等效成一個(gè)電流信號(hào)源，其等逡逑效電路如圖２．２所示。逡逑Ｋ０邐ｈｒ逡逑0邐＝ｂｃ邋ｖ（0逡逑Ｕ＿＿Ｌ＿逡逑圖２．２核輻射探測(cè)器輸出回路等效電路逡逑Ｉ邋（ｔ）等于流過(guò)電阻Ｒ和電容Ｃ的電流之和，公式表示如下：逡逑／（0邋殖邐（２．１）逡逑Ｒ邋ｄｔ逡逑初始條件ｔ＝0，邋／（0）邋＝邋0，（0）邋＝邋0代入公式（２．１）可解得脈沖的一般表達(dá)式：逡逑１邋＿Ｉ—邐＿＿１＿逡逑＝邋（２．２）逡逑不同種類(lèi)的探測(cè)器，輸出的波形Ｉ（ｔ）不同，式（２．２）為電壓輸出的波形曲線Ｖ（ｔ）也逡逑會(huì)不同［２｜］。根據(jù)理論推導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得數(shù)據(jù)可知，任何探測(cè)器的輸出脈沖波形都如逡逑圖２．３（ａ）所示類(lèi)似，即波形的前沿為階躍信號(hào)，后沿為指數(shù)哀減型信號(hào)０］。目前常用逡逑的探測(cè)器類(lèi)型有三類(lèi)：氣體探測(cè)器、閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器。各個(gè)脈沖信號(hào)出現(xiàn)逡逑的間隔隨機(jī)，脈沖幅度也不相，但脈沖底部的寬度基本一致，圖２．３（ｂ）為將多個(gè)脈沖逡逑信號(hào)重疊后所得波形％。逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TL81

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