基于μC/OS-Ⅲ的便携式数字化γ能谱仪研制
发布时间：2022-01-18 21:31
随着电子技术、计算机技术水平的不断提高,便携式γ能谱仪正朝着数字化方向发展。伴随着性能更加优良的微处理器的出现,也为嵌入式实时操作系统在便携式γ能谱仪中的应用提供了条件。便携式数字化γ能谱仪是嵌入式系统与算法的结合体,本论文在数字多道主板的基础上,另行设计了主控电路,搭建了FPGA+双MCU的谱仪硬件平台,并将嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ应用于系统软件开发中,设计了多任务结构的γ能谱仪系统软件。首先,本文对经过梯形（三角形）滤波成形后的数字核信号进行了研究,提出了一种堆积脉冲自动识别与分离方法,在保证能量分辨率的前提下,提高了计数率,这有利于便携式数字化γ能谱仪应用于高放场合。其次,本文进行了丫射线仪器谱解析算法的设计。使用重心法进行丫谱数据光滑；使用对称零面积法进行寻峰以及重叠峰的识别。在进行本底扣除时,采用了SNIP方法。在求解净峰面积时,对常用的高斯函数拟合法进行了分析,发现该方法噪声敏感性较强,因此本论文对其进行了改进,增加了权重因子,提出了高斯函数加权拟合法,该方法降低了噪声敏感性；本论文对重峰的分解以及拟合方法也进行了研究,使用了高斯.牛顿拟合法,该方法迭代速度快,计算...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２＊４梯形成型数学模型??
量和时间分辨率的影响。梯形（Ｈ角形）滤波算法是核信号滤波成形的常用方法，??它具有较好的抗噪性和抗堆积性。核脉冲信号梯形（兰角形）成形算法（周建斌等，??２０１４）的数学模型如图２－４所示，其中，图２－４ａ为输入信号，图２－４ｂ为冲击响应，??图２－４Ｃ为输出信号。??１０、?ａ?２°．?＾?ｂ?，＇〇［?／￣￣＼??０．４?０．８?／?＼??富?〇＇４＇＼?０．０?Ｌ?９〇＇４?／?＼??＊０．２?－０．５?０－２?／?＼??〇＇〇〇￣２０００?４〇〇ｒ￣Ｓ０００?８０００?１００００?＇?＾?＾０?２０００?４０００?６０００?８０００１００００?〇’〇０?２０００?４０００?加００?８０００１００００??材间／ｎｓ?时间／ｎｓ?时间／ｎｓ??图２＊４梯形成型数学模型??梯形（兰角形）成形算法表示为：??旅）＝蛛）＊／２的?口－８）??其中，蛛）为输入信号，雌）为冲击响应，乂〇为输出信号。??为便于分析，将图２－４Ｃ中梯形的底边根据图２－４ｂ分成３个部分，梯形的两??边相等，将对应的上升时间量化为整数个采样单元＆将上升时间与梯形的平顶??宽度之和量化为整数个采样单元Ｉ，则梯形脉冲的宽度为心１，当必＝１时，成形??脉冲为王角形。将输入信号的成形时间量化为整数个采样单元Ｍ。图２－５所示为??使用梯形成形算法对核脉冲信号的梯形成形结果。??１２００「?＿—输入脉冲??一＾梯形成型於＝１０，?Ｌ＝３０，Ｍ＝５０??誦－［?＾??＞?８００?－１；?Ｉ：??＾?１－?
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实时数字脉冲处理技术的核谱仪研究[J]. 周建斌,胡云川,洪旭,陈铁光,陈宝,岳爱忠,何绪新. 原子能科学技术. 2015(12)
[2]New methods to remove baseline drift in trapezoidal pulse shaping[J]. 洪旭,马英杰,周建斌,陈铁光,胡云川,万新峰,杜鑫. Nuclear Science and Techniques. 2015(05)
[3]时域中核信号正反相放大滤波电路数字模型仿真分析[J]. 周靖,周建斌,马英杰,王敏,赵祥,喻杰,郝宽. 中国测试. 2015(09)
[4]Trapezoidal pulse shaping for pile-up pulse identification in X-ray spectrometry[J]. 周建斌,刘易,洪旭,周靖,马英杰,王敏,胡云川,陈宝,岳爱忠. Chinese Physics C. 2015(06)
[5]Study of recursive model for pole-zero cancellation circuit[J]. 周建斌,洪旭,王仁波,周伟,胡云川,万新峰,杜鑫. Nuclear Science and Techniques. 2014(01)
[6]实时核信号数字化脉冲成形关键技术研究[J]. 周建斌,王敏,周伟,朱星,刘易,陈宝,鲁保平,岳爱忠,秦力,何绪新. 原子能科学技术. 2014(02)
[7]Improvement of digital S-K filter and its application in nuclear signal processing[J]. ZHOU Jianbin,ZHOU Wei,HONG Xu. Nuclear Science and Techniques. 2013(06)
[8]Design of Gamma Spectrum Data Acquisition and Processing System Based on ARM / DSP[J]. Jian-Feng He,Fang Fang,Yue-Shun He,Bin Tang. Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(02)
[9]X荧光分析仪中数字基线估计的研究[J]. 王敏,周建斌,方方,施泽明,周伟,刘易,曹建宇,朱星. 光谱学与光谱分析. 2013(01)
[10]LaBr3:Ce3+与NaI（Tl）探测器的性能比较[J]. 张玉敏,张先京,李月辉,朱春来. 舰船防化. 2012 (04)
博士论文
[1]γ能谱谱数据分解方法研究[D]. 刘永刚.中国地质大学（北京） 2011
[2]基于数字高斯成形技术的X荧光谱仪的研制[D]. 周伟.成都理工大学 2011
[3]核素识别算法及数字化能谱采集系统研究[D]. 陈亮.清华大学 2009
[4]数字化核能谱获取系统的研究[D]. 张软玉.四川大学 2006
硕士论文
[1]基于ARM11和Linux操作系统的便携式伽马能谱数据采集系统[D]. 黄凯.南京航空航天大学 2013
[2]数字化便携式γ能谱仪的设计与实现[D]. 刘世豪.华中科技大学 2012
[3]基于嵌入式Linux的便携式多道γ能谱仪的设计与实现[D]. 徐静.中国地质大学（北京） 2009
[4]基于ARM-μC/OS-Ⅱ的核数据采集系统研制[D]. 王春生.成都理工大学 2008
[5]基于RTOS的嵌入式温湿度控制系统的设计与应用[D]. 赵成.山东大学 2007
[6]多道伽玛能谱数据低能峰高斯分解方法[D]. 裴少英.中国地质大学（北京） 2005
[7]智能多道谱仪的研制[D]. 吴永鹏.成都理工大学 2004
本文编号：3595627
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２＊４梯形成型数学模型??
量和时间分辨率的影响。梯形（Ｈ角形）滤波算法是核信号滤波成形的常用方法，??它具有较好的抗噪性和抗堆积性。核脉冲信号梯形（兰角形）成形算法（周建斌等，??２０１４）的数学模型如图２－４所示，其中，图２－４ａ为输入信号，图２－４ｂ为冲击响应，??图２－４Ｃ为输出信号。??１０、?ａ?２°．?＾?ｂ?，＇〇［?／￣￣＼??０．４?０．８?／?＼??富?〇＇４＇＼?０．０?Ｌ?９〇＇４?／?＼??＊０．２?－０．５?０－２?／?＼??〇＇〇〇￣２０００?４〇〇ｒ￣Ｓ０００?８０００?１００００?＇?＾?＾０?２０００?４０００?６０００?８０００１００００?〇’〇０?２０００?４０００?加００?８０００１００００??材间／ｎｓ?时间／ｎｓ?时间／ｎｓ??图２＊４梯形成型数学模型??梯形（兰角形）成形算法表示为：??旅）＝蛛）＊／２的?口－８）??其中，蛛）为输入信号，雌）为冲击响应，乂〇为输出信号。??为便于分析，将图２－４Ｃ中梯形的底边根据图２－４ｂ分成３个部分，梯形的两??边相等，将对应的上升时间量化为整数个采样单元＆将上升时间与梯形的平顶??宽度之和量化为整数个采样单元Ｉ，则梯形脉冲的宽度为心１，当必＝１时，成形??脉冲为王角形。将输入信号的成形时间量化为整数个采样单元Ｍ。图２－５所示为??使用梯形成形算法对核脉冲信号的梯形成形结果。??１２００「?＿—输入脉冲??一＾梯形成型於＝１０，?Ｌ＝３０，Ｍ＝５０??誦－［?＾??＞?８００?－１；?Ｉ：??＾?１－?
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实时数字脉冲处理技术的核谱仪研究[J]. 周建斌,胡云川,洪旭,陈铁光,陈宝,岳爱忠,何绪新. 原子能科学技术. 2015(12)
[2]New methods to remove baseline drift in trapezoidal pulse shaping[J]. 洪旭,马英杰,周建斌,陈铁光,胡云川,万新峰,杜鑫. Nuclear Science and Techniques. 2015(05)
[3]时域中核信号正反相放大滤波电路数字模型仿真分析[J]. 周靖,周建斌,马英杰,王敏,赵祥,喻杰,郝宽. 中国测试. 2015(09)
[4]Trapezoidal pulse shaping for pile-up pulse identification in X-ray spectrometry[J]. 周建斌,刘易,洪旭,周靖,马英杰,王敏,胡云川,陈宝,岳爱忠. Chinese Physics C. 2015(06)
[5]Study of recursive model for pole-zero cancellation circuit[J]. 周建斌,洪旭,王仁波,周伟,胡云川,万新峰,杜鑫. Nuclear Science and Techniques. 2014(01)
[6]实时核信号数字化脉冲成形关键技术研究[J]. 周建斌,王敏,周伟,朱星,刘易,陈宝,鲁保平,岳爱忠,秦力,何绪新. 原子能科学技术. 2014(02)
[7]Improvement of digital S-K filter and its application in nuclear signal processing[J]. ZHOU Jianbin,ZHOU Wei,HONG Xu. Nuclear Science and Techniques. 2013(06)
[8]Design of Gamma Spectrum Data Acquisition and Processing System Based on ARM / DSP[J]. Jian-Feng He,Fang Fang,Yue-Shun He,Bin Tang. Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(02)
[9]X荧光分析仪中数字基线估计的研究[J]. 王敏,周建斌,方方,施泽明,周伟,刘易,曹建宇,朱星. 光谱学与光谱分析. 2013(01)
[10]LaBr3:Ce3+与NaI（Tl）探测器的性能比较[J]. 张玉敏,张先京,李月辉,朱春来. 舰船防化. 2012 (04)
博士论文
[1]γ能谱谱数据分解方法研究[D]. 刘永刚.中国地质大学（北京） 2011
[2]基于数字高斯成形技术的X荧光谱仪的研制[D]. 周伟.成都理工大学 2011
[3]核素识别算法及数字化能谱采集系统研究[D]. 陈亮.清华大学 2009
[4]数字化核能谱获取系统的研究[D]. 张软玉.四川大学 2006
硕士论文
[1]基于ARM11和Linux操作系统的便携式伽马能谱数据采集系统[D]. 黄凯.南京航空航天大学 2013
[2]数字化便携式γ能谱仪的设计与实现[D]. 刘世豪.华中科技大学 2012
[3]基于嵌入式Linux的便携式多道γ能谱仪的设计与实现[D]. 徐静.中国地质大学（北京） 2009
[4]基于ARM-μC/OS-Ⅱ的核数据采集系统研制[D]. 王春生.成都理工大学 2008
[5]基于RTOS的嵌入式温湿度控制系统的设计与应用[D]. 赵成.山东大学 2007
[6]多道伽玛能谱数据低能峰高斯分解方法[D]. 裴少英.中国地质大学（北京） 2005
[7]智能多道谱仪的研制[D]. 吴永鹏.成都理工大学 2004
本文编号：3595627
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