儀器是人類認(rèn)識世界、探索世界的必要工具。儀器的發(fā)展經(jīng)歷了模擬式儀器、數(shù)字式儀器、智能化儀器和可重構(gòu)儀器等階段；核儀器作為科學(xué)儀器的一個分支,它的發(fā)展也同樣經(jīng)歷了這些階段�？芍貥�(gòu)核儀器是核儀器最新的發(fā)展方向,它針對不同應(yīng)用分別使用專用測量核進(jìn)行重構(gòu),在統(tǒng)一的硬件模板上實(shí)現(xiàn)專用的核儀器,在核與粒子領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和核技術(shù)應(yīng)用研究中有非常廣泛的應(yīng)用前景。國際上對可重構(gòu)核儀器的研究剛剛起步,在不遠(yuǎn)的將來,基于可重構(gòu)技術(shù)的核儀器將可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)核儀器在多種核測量應(yīng)用中使用,甚至取代傳統(tǒng)核儀器。本工作從核電子學(xué)儀器的基本構(gòu)成進(jìn)行分析,提出一種核電子學(xué)儀器重構(gòu)的概念,并基于可重構(gòu)器件和數(shù)字脈沖處理提出了完整的可重構(gòu)核儀器框架,且實(shí)現(xiàn)了一個可重構(gòu)核儀器。這套可重構(gòu)核儀器選擇可編程邏輯器件作為可重構(gòu)目標(biāo)器件,并針對核儀器功能,采用DPP處理算法設(shè)計(jì)多種可重構(gòu)IP核,配合前端模擬插件,利用包含MCU的通信控制芯片,實(shí)現(xiàn)基于同一個硬件模板上的可重構(gòu)核儀器。本論文中詳細(xì)介紹了核電子學(xué)儀器的重構(gòu)概念,提出了具體的性能指標(biāo),并據(jù)此提出核儀器重構(gòu)的框架和層次,進(jìn)而根據(jù)提出的需求詳細(xì)描述了可重構(gòu)核儀器的硬件總體設(shè)計(jì)、前端模...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 可重構(gòu)儀器的發(fā)展
    1.3 可重構(gòu)核儀器的實(shí)現(xiàn)
        1.3.1 核儀器的測量目標(biāo)
        1.3.2 基于DPP技術(shù)和重構(gòu)技術(shù)的核儀器
        1.3.3 可重構(gòu)器件的發(fā)展
    1.4 可重構(gòu)核儀器的關(guān)鍵技術(shù)
    1.5 論文主要的研究內(nèi)容
第2章 核電子學(xué)儀器的基本構(gòu)成
    2.1 核電子學(xué)儀器簡述
    2.2 核電子學(xué)儀器重構(gòu)概念
    2.3 可重構(gòu)核儀器的性能指標(biāo)
    2.4 核儀器重構(gòu)的框架
    2.5 核儀器重構(gòu)的層次
        2.5.1 基于FPGA的重構(gòu)方法
        2.5.2 基于IP核庫的核儀器重構(gòu)層次
        2.5.3 核儀器重構(gòu)的方法
第3章 可重構(gòu)核儀器的構(gòu)件
    3.1 可重構(gòu)核儀器模板
    3.2 模擬核信號的處理
        3.2.1 信號調(diào)理電路
        3.2.2 前端甄別插件
        3.2.3 模擬核信號的數(shù)字化
    3.3 數(shù)字核信號的處理
        3.3.1 數(shù)字化核信號的采集
        3.3.2 脈沖幅度分析
        3.3.3 時(shí)間信號分析
        3.3.4 任意波形發(fā)生器
        3.3.5 探測器高壓源
        3.3.6 通信與可重構(gòu)配置
    3.4 可重構(gòu)核儀器的軟件構(gòu)件
        3.4.1 可重構(gòu)核儀器軟件整體框架
        3.4.2 基本功能IP核驅(qū)動程序
        3.4.3 核測量專用IP核控制
        3.4.4 面向?qū)Ｓ煤藴y量應(yīng)用的用戶界面設(shè)計(jì)
    3.5 IP核性能測試
        3.5.1 數(shù)據(jù)采集IP核測試
        3.5.2 時(shí)間分析IP核測試
        3.5.3 多道脈沖幅度分析IP核測試
第4章 可重構(gòu)核儀器的應(yīng)用
    4.1 大學(xué)核與粒子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺
        4.1.1 半導(dǎo)體α探測器與α粒子的能量損失教學(xué)實(shí)驗(yàn)
        4.1.2 X射線吸收和特征譜測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)
    4.2 非相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)頻率鎖定系統(tǒng)
        4.2.1 非相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)
        4.2.2 頻率鎖定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        4.2.3 頻率鎖定系統(tǒng)電子學(xué)設(shè)計(jì)
        4.2.4 系統(tǒng)測試
    4.3 基于時(shí)間模塊的時(shí)間脈沖發(fā)生器
        4.3.1 時(shí)間脈沖發(fā)生器研究現(xiàn)狀
        4.3.2 可重構(gòu)時(shí)間脈沖發(fā)生器核
        4.3.3 可重構(gòu)時(shí)間脈沖發(fā)生器性能測試
第5章 總結(jié)和展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3768544