【摘要】：核分析技術(shù)是當(dāng)前核科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支,核分析技術(shù)具有不破壞樣本、靈敏度高、精度高、分辨率高、能夠同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行測(cè)定等其他非核技術(shù)無法比擬的特點(diǎn),為自然科學(xué)的深入研究和發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ)。以能譜分析為基礎(chǔ)的核分析技術(shù)在醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、能源、考古和工業(yè)在線分析等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,作為能譜采集系統(tǒng)核心部件的多道脈沖幅度分析器具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文以美國(guó)TI公司生產(chǎn)的高性能DSP TMS320F2812為核心處理器設(shè)計(jì)了一款實(shí)用、高速、多功能的多道脈沖幅度分析器。設(shè)計(jì)中采用了雙存儲(chǔ)器切換原理,將數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)空間分開,多道脈沖幅度分析器通過USB2.0接口與PC實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,能夠進(jìn)行能譜的分時(shí)測(cè)量。雙存儲(chǔ)器切換的思想和高速數(shù)據(jù)接口的引進(jìn),實(shí)現(xiàn)了能譜測(cè)量、譜數(shù)據(jù)上傳和顯示同時(shí)進(jìn)行,保證了測(cè)譜時(shí)間不丟失;能譜定時(shí)分段測(cè)量和保存,為分析相同能量的射線在不同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)量提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外,在實(shí)現(xiàn)能譜采集功能的基礎(chǔ)上,本設(shè)計(jì)集成了脈沖分時(shí)計(jì)數(shù)功能,可提供核事件的發(fā)生率在時(shí)間上的分布信息。在設(shè)計(jì)方案的選擇上,充分利用TMS320F2812片內(nèi)的硬件資源,提高了系統(tǒng)集成度。USB2.0接口的開發(fā)選用了FTDI公司出產(chǎn)的FT2232H芯片,利用FTDI公司提供的USB固件和VCP(虛擬串口)驅(qū)動(dòng)程序可將USB接口配置為虛擬串口,使得對(duì)USB接口的操作能夠像對(duì)標(biāo)準(zhǔn)串口的操作一樣簡(jiǎn)單、方便,設(shè)計(jì)方案的選擇降低了系統(tǒng)成本的同時(shí)保證了設(shè)計(jì)的成功率。在PC端使用VS2010設(shè)計(jì)了基于windows系統(tǒng)的能譜顯示軟件,多道脈沖幅度分析器在能譜軟件的控制下實(shí)現(xiàn)功能選擇、采樣時(shí)間設(shè)置、能譜顯示和存儲(chǔ)等功能。我們?cè)O(shè)計(jì)的多道脈沖幅度分析器可工作于三種模式——測(cè)能譜,脈沖計(jì)數(shù),測(cè)能譜的同時(shí)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,多道脈沖幅度分析器最小可將30ms內(nèi)的能譜數(shù)據(jù)和脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行分時(shí)采集和存儲(chǔ)。在能譜測(cè)量模式下,能譜計(jì)數(shù)率最高可達(dá)560kcps;在脈沖計(jì)數(shù)模式下,脈沖計(jì)數(shù)率最高為1.9mcps;在能譜測(cè)量和脈沖計(jì)數(shù)同時(shí)工作模式下,能譜計(jì)數(shù)率為300kcps,脈沖計(jì)數(shù)率為0.9mcps。多道脈沖幅度分析器在三種模式下均具有較高的計(jì)數(shù)率和能量分辨率,能夠滿足元素分析等工作的需要,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
【圖文】：

圖 2-2 核探測(cè)器、前置放大器及主放大器輸出信號(hào)示意圖第二部分是多道脈沖幅度分析器，它是整個(gè)能譜采集系統(tǒng)的核心部件，完成對(duì)脈信號(hào)幅度的量化和統(tǒng)計(jì)，本論文將對(duì)此部分的硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)討論。第三部分是能譜數(shù)據(jù)后續(xù)處理平臺(tái)，，可以是上位機(jī)應(yīng)用軟件（本文中以上位機(jī)軟為例）。多道脈沖幅度分析器可將采集到的能譜數(shù)據(jù)經(jīng)過通信接口上傳到后續(xù)處理平臺(tái)由后續(xù)處理平臺(tái)完成能譜顯示、分析、計(jì)算等功能。2.2 多道脈沖幅度分析器原理多道脈沖幅度分析器是整個(gè)能譜采集系統(tǒng)的核心部分，其功能是統(tǒng)計(jì)主放大器輸?shù)牟煌让}沖信號(hào)的數(shù)量。多道脈沖幅度分析器將輸入信號(hào)的幅度進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)字量作為存儲(chǔ)器的地址，在對(duì)應(yīng)地址的存儲(chǔ)空間內(nèi)對(duì)相應(yīng)幅度的脈沖進(jìn)行數(shù)，得到能量譜即幅度譜，能量譜反應(yīng)了不同能量的脈沖信號(hào)在數(shù)量上的分布，其工原理如圖 2-3 所示。采集到的能譜數(shù)據(jù)經(jīng)過通信接口上傳到上位機(jī)，由上位機(jī)軟件完后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作。

多道脈沖幅度分析器結(jié)構(gòu)框圖
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL822.4

【參考文獻(xiàn)】

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2 陸坤,周道玉,方同秀;CPLD在微機(jī)化多道核譜獲取系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2002年03期

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本文編號(hào)：2639066