基于TMS320F2812的高速多道脉冲幅度分析器设计

发布时间：2020-04-24 14:34

【摘要】：核分析技术是当前核科学技术领域的一个重要分支,核分析技术具有不破坏样本、灵敏度高、精度高、分辨率高、能够同时对多种元素进行测定等其他非核技术无法比拟的特点,为自然科学的深入研究和发展提供了可靠的基础。以能谱分析为基础的核分析技术在医学、地质学、能源、考古和工业在线分析等领域有着广泛的应用,作为能谱采集系统核心部件的多道脉冲幅度分析器具有重要的应用价值。本文以美国TI公司生产的高性能DSP TMS320F2812为核心处理器设计了一款实用、高速、多功能的多道脉冲幅度分析器。设计中采用了双存储器切换原理,将数据采集存储空间和数据传输存储空间分开,多道脉冲幅度分析器通过USB2.0接口与PC实现高速数据传输,能够进行能谱的分时测量。双存储器切换的思想和高速数据接口的引进,实现了能谱测量、谱数据上传和显示同时进行,保证了测谱时间不丢失;能谱定时分段测量和保存,为分析相同能量的射线在不同时间段内产生的数量提供了基础数据。另外,在实现能谱采集功能的基础上,本设计集成了脉冲分时计数功能,可提供核事件的发生率在时间上的分布信息。在设计方案的选择上,充分利用TMS320F2812片内的硬件资源,提高了系统集成度。USB2.0接口的开发选用了FTDI公司出产的FT2232H芯片,利用FTDI公司提供的USB固件和VCP(虚拟串口)驱动程序可将USB接口配置为虚拟串口,使得对USB接口的操作能够像对标准串口的操作一样简单、方便,设计方案的选择降低了系统成本的同时保证了设计的成功率。在PC端使用VS2010设计了基于windows系统的能谱显示软件,多道脉冲幅度分析器在能谱软件的控制下实现功能选择、采样时间设置、能谱显示和存储等功能。我们设计的多道脉冲幅度分析器可工作于三种模式——测能谱,脉冲计数,测能谱的同时进行脉冲计数。经实验测试,多道脉冲幅度分析器最小可将30ms内的能谱数据和脉冲计数进行分时采集和存储。在能谱测量模式下,能谱计数率最高可达560kcps;在脉冲计数模式下,脉冲计数率最高为1.9mcps;在能谱测量和脉冲计数同时工作模式下,能谱计数率为300kcps,脉冲计数率为0.9mcps。多道脉冲幅度分析器在三种模式下均具有较高的计数率和能量分辨率,能够满足元素分析等工作的需要,运行稳定可靠。
【图文】：

图 2-2 核探测器、前置放大器及主放大器输出信号示意图第二部分是多道脉冲幅度分析器，它是整个能谱采集系统的核心部件，完成对脉信号幅度的量化和统计，本论文将对此部分的硬件和软件设计进行详细讨论。第三部分是能谱数据后续处理平台，，可以是上位机应用软件（本文中以上位机软为例）。多道脉冲幅度分析器可将采集到的能谱数据经过通信接口上传到后续处理平台由后续处理平台完成能谱显示、分析、计算等功能。2.2 多道脉冲幅度分析器原理多道脉冲幅度分析器是整个能谱采集系统的核心部分，其功能是统计主放大器输的不同幅度脉冲信号的数量。多道脉冲幅度分析器将输入信号的幅度进行 AD 转换，转换的数字量作为存储器的地址，在对应地址的存储空间内对相应幅度的脉冲进行数，得到能量谱即幅度谱，能量谱反应了不同能量的脉冲信号在数量上的分布，其工原理如图 2-3 所示。采集到的能谱数据经过通信接口上传到上位机，由上位机软件完后续数据处理工作。

多道脉冲幅度分析器结构框图
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL822.4

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 王曙;向歆夷;林培群;徐建闽;;基于FT2232H的高速数据采集系统设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2013年10期

2 陆坤,周道玉,方同秀;CPLD在微机化多道核谱获取系统中的应用[J];核电子学与探测技术;2002年03期

3 任家富;周建斌;穆克亮;林娟;;基于DSP技术的多道核脉冲幅度分析器的设计[J];核电子学与探测技术;2006年05期

4 王磊;庹先国;成毅;穆克亮;;基于DSP的数字多道脉冲幅度分析器设计[J];核电子学与探测技术;2009年04期

5 李湘庆;叶沿林;;核物理与核探测、核分析技术的应用[J];物理;2012年05期

6 杨瑞瑛;核分析技术与地球科学[J];现代仪器;2002年06期

相关硕士学位论文 前3条

1 王敏;基于ARM的核能谱数据采集系统的研究[D];成都理工大学;2006年

2 花永涛;基于ARM7的高速核信号数据采集卡的研制[D];成都理工大学;2007年

3 庄景齐;基于DSP技术的核能谱测量系统的设计[D];成都理工大学;2010年

本文编号：2639066