【摘要】：核分析技術是當前核科學技術領域的一個重要分支,核分析技術具有不破壞樣本、靈敏度高、精度高、分辨率高、能夠同時對多種元素進行測定等其他非核技術無法比擬的特點,為自然科學的深入研究和發(fā)展提供了可靠的基礎。以能譜分析為基礎的核分析技術在醫(yī)學、地質(zhì)學、能源、考古和工業(yè)在線分析等領域有著廣泛的應用,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用價值。本文以美國TI公司生產(chǎn)的高性能DSP TMS320F2812為核心處理器設計了一款實用、高速、多功能的多道脈沖幅度分析器。設計中采用了雙存儲器切換原理,將數(shù)據(jù)采集存儲空間和數(shù)據(jù)傳輸存儲空間分開,多道脈沖幅度分析器通過USB2.0接口與PC實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,能夠進行能譜的分時測量。雙存儲器切換的思想和高速數(shù)據(jù)接口的引進,實現(xiàn)了能譜測量、譜數(shù)據(jù)上傳和顯示同時進行,保證了測譜時間不丟失;能譜定時分段測量和保存,為分析相同能量的射線在不同時間段內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)量提供了基礎數(shù)據(jù)。另外,在實現(xiàn)能譜采集功能的基礎上,本設計集成了脈沖分時計數(shù)功能,可提供核事件的發(fā)生率在時間上的分布信息。在設計方案的選擇上,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)動程序可將USB接口配置為虛擬串口,使得對USB接口的操作能夠像對標準串口的操作一樣簡單、方便,設計方案的選擇降低了系統(tǒng)成本的同時保證了設計的成功率。在PC端使用VS2010設計了基于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現(xiàn)功能選擇、采樣時間設置、能譜顯示和存儲等功能。我們設計的多道脈沖幅度分析器可工作于三種模式——測能譜,脈沖計數(shù),測能譜的同時進行脈沖計數(shù)。經(jīng)實驗測試,多道脈沖幅度分析器最小可將30ms內(nèi)的能譜數(shù)據(jù)和脈沖計數(shù)進行分時采集和存儲。在能譜測量模式下,能譜計數(shù)率最高可達560kcps;在脈沖計數(shù)模式下,脈沖計數(shù)率最高為1.9mcps;在能譜測量和脈沖計數(shù)同時工作模式下,能譜計數(shù)率為300kcps,脈沖計數(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數(shù)率和能量分辨率,能夠滿足元素分析等工作的需要,運行穩(wěn)定可靠。
【圖文】：

圖 2-2 核探測器、前置放大器及主放大器輸出信號示意圖第二部分是多道脈沖幅度分析器，它是整個能譜采集系統(tǒng)的核心部件，完成對脈信號幅度的量化和統(tǒng)計，本論文將對此部分的硬件和軟件設計進行詳細討論。第三部分是能譜數(shù)據(jù)后續(xù)處理平臺，，可以是上位機應用軟件（本文中以上位機軟為例）。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)處理平臺由后續(xù)處理平臺完成能譜顯示、分析、計算等功能。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能譜采集系統(tǒng)的核心部分，其功能是統(tǒng)計主放大器輸?shù)牟煌让}沖信號的數(shù)量。多道脈沖幅度分析器將輸入信號的幅度進行 AD 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)字量作為存儲器的地址，在對應地址的存儲空間內(nèi)對相應幅度的脈沖進行數(shù)，得到能量譜即幅度譜，能量譜反應了不同能量的脈沖信號在數(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，由上位機軟件完后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作。

多道脈沖幅度分析器結構框圖
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL822.4

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 王曙;向歆夷;林培群;徐建閩;;基于FT2232H的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應用;2013年10期

2 陸坤,周道玉,方同秀;CPLD在微機化多道核譜獲取系統(tǒng)中的應用[J];核電子學與探測技術;2002年03期

3 任家富;周建斌;穆克亮;林娟;;基于DSP技術的多道核脈沖幅度分析器的設計[J];核電子學與探測技術;2006年05期

4 王磊;庹先國;成毅;穆克亮;;基于DSP的數(shù)字多道脈沖幅度分析器設計[J];核電子學與探測技術;2009年04期

5 李湘慶;葉沿林;;核物理與核探測、核分析技術的應用[J];物理;2012年05期

6 楊瑞瑛;核分析技術與地球科學[J];現(xiàn)代儀器;2002年06期

相關碩士學位論文 前3條

1 王敏;基于ARM的核能譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[D];成都理工大學;2006年

2 花永濤;基于ARM7的高速核信號數(shù)據(jù)采集卡的研制[D];成都理工大學;2007年

3 莊景齊;基于DSP技術的核能譜測量系統(tǒng)的設計[D];成都理工大學;2010年

本文編號：2639066