基于FPGA的多道脉冲幅度分析仪

发布时间：2020-04-20 17:31

【摘要】：现如今全球气候变暖、海平面上升,各种地质灾害频发,特别是核泄漏事故,严重威胁到了人类的生存。核信息的获取与处理在许多基础科学研究和应用科学研究中都有重要的意义。放射性物质的能谱具有一定的规律性,可以通过对放射性物质的辐射进行测量从而对放射性物质的性质有一定的了解。核探测器在地球科学、核能利用、航天、医学、生物、化学、环境科学中广泛使用~([1])。已经成为核能领域的关键的科学检测仪器,在很多领域里,特别是放射性物质检测领域中起到了至关重要的作用,而且对我国经济社会发展具有十分重要的意义。它正在朝着数字化、智能化的方向发展。本文设计的双路多道核放射性检测系统,以14位型号为AD9643BCPZ-170的芯片作为模数转换(ADC)的模块,以美国Xilinx公司出品的Spartan-6 FPGA系列中型号为XC6SLX45的FPGA作为脉冲计数存储和控制模块,以意法半导体公司出品的基于Cortex?-M4为内核的STM32F4系列高性能微控制器搭建控制和网络接口模块。系统包括前级衰减电路、峰值检测和保持电路、单端信号转差分信号电路、ADC模数转换电路、FPGA计数和存储电路、控制电路、ARM网络接口电路、数据传输电路以及LabVIEW上位机。在数据传输环节中,为了高效率传输得到数据,使用了TCP(传输控制协议)来实现。它应用了很多数字电子技术和模拟电子技术、计算机技术、信号与系统等基本原理。主要的特点有以并行能力强的FPGA为核心、双路探测、2048道计数、高速、高集成度、高精确度、低功耗、环境适应能力强、便携、操作灵活等。LabVIEW上位机对能谱信息进行放大、缩小、平滑、ROI计数、寻峰等操作,使得能谱信息准确清晰方便的显示。对铀235放射性测试的结果中,上位机清晰显示出各个道址计数值。启动、停止、门控、通信状态、发送指示灯状态、感兴趣区的能谱图的放大、缩小、移动以及ROI计数、能谱平滑、寻峰、保存数据等功能运行正常。显示结果比较可靠,各个参数表现优良,整体性能良好,系统稳定运行,达到了预期设定的各项目标。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL81

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