高壓氙（HPXe）探測(cè)器是具有良好物理特性的高能量分辨率氣體輻射探測(cè)器,工作溫度范圍廣、抗輻照能力強(qiáng)、服役壽命長的特點(diǎn)使得HPXe探測(cè)器在工業(yè)應(yīng)用中具有巨大潛力。但其屏柵結(jié)構(gòu)的噪聲敏感性對(duì)探測(cè)器信號(hào)基線造成嚴(yán)重影響,使得基線發(fā)生漂移,從而導(dǎo)致能譜測(cè)量失真,極大地限制了這類探測(cè)器的實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)設(shè)計(jì)并研制一套高能量分辨率的數(shù)字多道系統(tǒng),并在該系統(tǒng)中加入了自調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法,實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)重基線漂移情況下高能量分辨率能譜的穩(wěn)定測(cè)量。主要的研究內(nèi)容及成果如下:（1）開展了數(shù)字多道系統(tǒng)硬件電路的自主設(shè)計(jì)與研究。開發(fā)出以電源控制模塊、ADC高速采樣模塊、FPGA信號(hào)處理模塊和USB通信模塊為基礎(chǔ)的硬件電路,并對(duì)硬件電路進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,該硬件電路系統(tǒng)各模塊工作正常,具有0-5 V的電壓輸入范圍、40 MSPS的采樣速率、14位的采樣精度以及114 K的邏輯資源,系統(tǒng)整體具有低電源紋波（小于25 mV）、低功耗（900 mW）、高穩(wěn)定性（8小時(shí)持續(xù)工作）以及小尺寸（板級(jí)面積6.3×6.3 cm~2）特性。（2）采用梯形成形與尖角成形相結(jié)合... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮寫詞
第一章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 HPXe探測(cè)器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 數(shù)字多道系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容與安排
第二章 數(shù)字多道系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
    2.1 HPXe探測(cè)器基線漂移分析
        2.1.1 HPXe探測(cè)器的原理
        2.1.2 HPXe探測(cè)器的基線漂移
        2.1.3 基線漂移對(duì)能譜測(cè)量的影響
        2.1.4 現(xiàn)有的數(shù)字多道基線恢復(fù)方法
    2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
        2.2.1 硬件電路設(shè)計(jì)方案
        2.2.2 數(shù)字多道信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)方案
        2.2.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法設(shè)計(jì)方案
    2.3 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字多道系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)電源模塊
        3.1.1 系統(tǒng)電源芯片選型
        3.1.2 系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì)
    3.2 ADC高速采樣模塊
        3.2.1 差分輸入芯片選型
        3.2.2 ADC芯片選型
        3.2.3 ADC高速采樣模塊設(shè)計(jì)
    3.3 FPGA信號(hào)處理模塊
        3.3.1 FPGA介紹與芯片選型
        3.3.2 FPGA信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)
    3.4 USB通信模塊
        3.4.1 USB芯片選型
        3.4.2 USB通信模塊設(shè)計(jì)
    3.5 數(shù)字多道系統(tǒng)的PCB板設(shè)計(jì)及相關(guān)測(cè)試
        3.5.1 PCB板布局設(shè)計(jì)及加工
        3.5.2 PCB板性能測(cè)試
    3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)字多道信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)與測(cè)試
    4.1 脈沖成形模塊
        4.1.1 梯形濾波成形算法
        4.1.2 尖角濾波成形算法
    4.2 成譜控制模塊
        4.2.1 閾值觸發(fā)模塊
        4.2.2 堆積識(shí)別模塊
        4.2.3 幅度提取模塊
        4.2.4 譜線生成模塊
        4.2.5 USB通信模塊
    4.3 數(shù)字多道系統(tǒng)基本功能仿真驗(yàn)證
        4.3.1 脈沖成型模塊仿真測(cè)試
        4.3.2 成譜控制模塊仿真測(cè)試
    4.4 數(shù)字多道系統(tǒng)測(cè)試
        4.4.1 能譜測(cè)試
        4.4.2 系統(tǒng)線性測(cè)試
        4.4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法設(shè)計(jì)與測(cè)試
    5.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算
    5.2 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法
        5.2.1 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法參數(shù)優(yōu)化
        5.2.2 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的實(shí)現(xiàn)
        5.2.3 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的測(cè)試效果
    5.3 自調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法
        5.3.1 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法缺陷分析
        5.3.2 自調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的實(shí)現(xiàn)
        5.3.3 自調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的測(cè)試效果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 研究工作創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3684107