基于FPGA的数字多道脉冲分析器设计

发布时间：2025-03-18 22:33

　　随着核技术水平的提高,核能谱测量技术越来越多地运用在核电站安全检测以及核科学的基础研究等诸多领域。多道脉冲分析器是能谱测量仪的重要部件之一。随着ADC器件,FPGA芯片的高速发展,数字脉冲分析器逐渐替代传统模拟脉冲多道分析器。近年来国外便携式能谱仪技术发展成熟已经商业化。而国内在研发制造适用于野外探测能谱仪的多道分析器仍有不足。本文就如何提高数字脉冲多道分析器的性能,拓展应用范围进行研究。系统采用φ1.5x1.5的LaBr₃（Ce）晶体探测器作为数字多道分析器的探测器,与光电倍增管以及高压管座组成仪器探测模块用于产生核脉冲信号。多道分析器的硬件电路主要包含5部分:信号调理电路,高压电路,电源转换电路,AD转换电路,FPGA配置电路。采用FP GA+高速ADC的硬件结构。使用Altera公司MAX系列的10M50SC E144A7G芯片作为系统的核心处理器。ADC芯片选用Maxim公司的MAX12555芯片,采样频率最高可达95 MHz,高度集成的硬件结构,符合了数字多道分析器便携化、数字化的需求。FPGA逻辑配置的开发环境为Quartus prime,采用Veril...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外的研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文章节安排
第2章 数字能谱测量理论与总体方案设计
    2.1 探测器与核脉冲信号
    2.2 数字多道脉冲分析器原理与总设计
    2.3 数字多道分析器的性能指标
        2.3.1 系统非线性
        2.3.2 能量分辨率
        2.3.3 道址数与道宽
        2.3.4 死时间
    2.4 本章小结
第3章 硬件电路设计
    3.1 硬件电路整体设计
    3.2 探测器的选择
    3.3 电源及转换电路
    3.4 前置放大电路
    3.5 程控信号放大电路
    3.6 高压电路
    3.7 ADC采样电路
    3.8 FPGA芯片及外围配置电路
    3.9 本章小结
第4章 FPGA内部逻辑实现
    4.1 FPGA开发相关介绍
        4.1.1 FPGA开发流程
        4.1.2 FPGA开发语言和环境
        4.1.3 FPGA设计思想
    4.2 FPGA逻辑总设计简介
    4.3 时钟控制模块
    4.4 ADC控制模块
    4.5 峰值提取模块
    4.6 RAM读写控制模块
    4.7 数据交互模块
        4.7.1 串口通信模块
        4.7.2 串口数据解析模块
        4.7.3 SPI高压增益控制模块
    4.8 本章小结
第5章 能谱分析软件设计
    5.1 显示界面设计
    5.2 能谱显示
    5.3 寻峰与能量分辨率的计算
    5.4 本章小结
第6章 数字多道分析器性能测试
    6.1 性能指标测试
        6.1.1 线性测试
        6.1.2 系统稳定性测试
    6.2 实测能谱
        6.2.1 能量分辨率
    6.3 调试与测试过程中遇到的问题
第7章 总结与展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：4036272