辐射检测门探测系统及软件的研制
发布时间：2020-09-21 15:47
课题来源于科技部的国家重大科学仪器专项—“新型电离辐射检测仪器与关键部件开发与应用”(项目编号：2013YQ090811)和四川省科技支撑计划项目“用于核安全防护监测的大体积塑料闪烁体γ报警仪的研制”(项目编号：2008GZ0198)。文章介绍了辐射检测门探测系统及软件的研制成果,主要包括大体积塑料闪烁体产生的闪烁光收集技术、信号处理单元设计以及检测系统的应用软件开发等。论文主要工作有：(1)、在研制探测模块中,为了解决大体积塑料闪烁体产生的闪烁光收集的瓶颈技术。采用端面导出闪烁光的方法,降低接收面积。自行加工优化设计光导,通过理论几何计算和实验数据,选择闪烁体的合适体积,构建适当的光导,增加光的收集,有利于增大输出的电流信号。(2)、硬件研制方面。①通过对传统的电荷灵敏前置放大器的分析可知,运算放大器的输入偏置电流和光电倍增管暗电流流过大阻值的反馈电阻引起较大的偏置电压,而偏置电压经过放大可能引起大的电压输出,并会占据输出摆幅的一大部分。采用的解决方案是一方面在运放同相输入端增加补偿电阻,另一方面是采用T型电阻网络代替反馈电阻。有利于减少了直流偏置电压,提高的电路输出的精度。②采用FilterPro软件分析比较了S alien-Key滤波器、Butterworth滤波器、切比雪夫滤波器,贝塞尔滤波器的幅频响应特性,结果显示Sallen-Key滤波器的阶跃输入响应具有最小化的上升和下降时间,并且没有过冲,有利于输出准高斯型脉冲波形。③研究了传统的甄别器发现上、下甄别器需要单独提供阈值电压,这样电路结构就比较复杂,并且需要考虑脉冲展宽宽度和延时时间长短。采用微控制器控制DAC芯片为上、下甄别器提供阂值电源和单稳态触发器替代原有的脉冲展宽和延时的电路,电路的结构得到了大大的简化,DAC供给的阈值使得设备更加智能化。(3)、软件设计方面。考虑到本底计数率随环境因素的变化而变化,为了保证设备在本底计数率升高时不会产生误报,软件设计上采用实时的动态本底监测,确保报警阈值的随本底波动进行动态更新,报警阈值具体确定方法是SIGMA统计算法。设置采样频率l00ms,允许行人快速通过,最短每1分钟实时更新本底的计数保证监测结果的准确性。并且用户可以通过该算法轻松调节探测灵敏度和误报警概率的关系。(4)、开发了基于MFC的PC应用软件。信号处理单元与PC终端之间采用USB数据通信技术,USB通信协议比RS485协议更灵活,USB的传输速率可达12MB/s,并且对传输的数据格式没有特殊要求。采用数据库技术管理数据,方便查看和更改。论文取得的成果有：(1)完成了塑料闪烁体高闪烁光收集率的探头设计,增加了探测器对于弱放射源的灵敏度。(2)完成高压电源模块的电路设计和实际制作,主要是由高性能的脉宽调制芯片和倍压电路组成,输出电压-1000V,纹波约为40mV,最大输出电流0.1mA。满足实际应用的需要。(3)完成了电荷灵敏前置放大器的优化设计,采用补偿电阻降低了运放输入偏置电路,T型电阻网络代替反馈电阻,有效地降低了运算放大器的直流偏置电压,减小了前置放大器输出信号的摆幅。(4)完成了S-K滤波器的设计,实现了以尽量少的器件得到准高斯波形。(5)完成了传统甄别器的阈值电压供给电路的改进设计,采用单片机程序控制数-模变换电路调节供给幅度甄别器上、下阈值电压,增加了阈值电压的调节精度,而且还大大增加了电路的智能化程度。两个单稳态触发器替代脉冲延时和展宽电路,简化了电路结构,加快电路的响应速度。(6)完成了SIGMA实现算法的程序编写和USB数据通信的单片配置程序,有利于降低误报率。(7)完成监测系统控制终端软件的开发,数据管理采用了SQL Server数据技术。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TL81
【部分图文】：
部设置１００ＫＨＺ？１ＭＨＺ的频率振荡器、限流器化、内置７．２ＶＬＤＯ稳压电源逡逑等。逡逑由ｍｉ０３构成的脉宽调制电路如图２－１０所示。该范：片采用的是ＭＳＯＰ的逡逑封装，弓Ｉ脚排布参考图３－４。其中，ＶＣ脚为误差放大器补偿端，在设计中通过逡逑采用ＲＣ网络稳定电压环路。ＲＴ是开关频率设置邮通过从ＲＴ引脚到地接一个逡逑电阻Ｒｔ＝６８ｋＱ，确定了邋ｆ＝１１３．９ｋＨｚ，该引脚不能悬空。ＦＢＸ为反馈输入端，即输逡逑出调节端，用于接收来自于Ｒ１，Ｒ９，邋Ｒ６和Ｒ７外部电阻分压器的反馈电压，可逡逑１＾］１通过改变外部的取样反馈电阻的比值，得到不同的输出氋压值，反馈端的输入逡逑电流仅有ｌＯｎＡ。ＧＡＴＥ是开关管控制端，在设计中与Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ的栅极连逡逑接控制开关管的开断。ＳＥＮ化是电流检测输入的控制回路端，将此引脚连接到逡逑Ｎ撕ｔ邋ＭＯＳＦＥＴ的源极
光电倍增管属于高阻负载，电源纹波测试时，采用电阻反与氋压电容Ｃ并逡逑联作为负载。通过测试可得Ｖ？ｗ４０ｍＶ，此高压电路与滨松的高压模块性能相当，逡逑关键是性价比离。使用Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ邋ＴＯＳ１０１２Ｂ示波器测试纹波如图２－１３所示。逡逑１７逡逑
逑从表面上看，Ｔ型网络反馈的噪声电压被放大了邋１＋Ｒ３／Ｒ２倍。实际分析则不然。逡逑首先考虑Ｕｎａ对总噪声的影响。图３－５显示了开环X椧妫粒铮椋蕖⒈栈稾梼2Ａｃｌ、逡逑运算放大器的噪声X椧嫦煊Γ粒睿搴停孕屯缰邢拗粕ど鵛椉拥模粒睿澹虻墓叵怠４渝义贤贾锌煽闯觯谥鞯剂隋澹眨睿嵩肷вΦ母咂捣逯登颍粒睿逵耄粒睿澹蛑睾稀Ｔ阱义险庵智榭鱿拢孕屯绮换嵩黾託倨翟肷鵛椧妗５推凳保粒椋浚蛴镁又械男橄弑硎荆义希孕头蠢棿罅隋澹粒睿宓乃剑且舶阉牧阆煊Φ阋频搅艘桓龈鼩俚钠德蚀Γ义媳苊饬酥饕肷鵛椧娣宓腦棿蟆Ｒ虼耍裁挥蠿棿笤肷鵛椧妗Ｗ芙嵘厦娴姆治觯义希孕头蠢〉绾闪槊羟爸梅糯笃鞑脑肷鵛椧嫖诲义希矗澹颍健玻殄澹逄彦澹保卞搴杞稿危ǎ常保埃╁义霞偃绺ǚ蠢〉缱瑁遥澹瘢龃螅孕头蠢⊥缰校保遥常遥驳闹悼桑蓿藿档投裕遥卞义现档囊蟆棿笳飧鱿凳嵩谙煊Σ獾推登蚰赬椉樱粒钋
本文编号：2823675
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TL81
【部分图文】：
部设置１００ＫＨＺ？１ＭＨＺ的频率振荡器、限流器化、内置７．２ＶＬＤＯ稳压电源逡逑等。逡逑由ｍｉ０３构成的脉宽调制电路如图２－１０所示。该范：片采用的是ＭＳＯＰ的逡逑封装，弓Ｉ脚排布参考图３－４。其中，ＶＣ脚为误差放大器补偿端，在设计中通过逡逑采用ＲＣ网络稳定电压环路。ＲＴ是开关频率设置邮通过从ＲＴ引脚到地接一个逡逑电阻Ｒｔ＝６８ｋＱ，确定了邋ｆ＝１１３．９ｋＨｚ，该引脚不能悬空。ＦＢＸ为反馈输入端，即输逡逑出调节端，用于接收来自于Ｒ１，Ｒ９，邋Ｒ６和Ｒ７外部电阻分压器的反馈电压，可逡逑１＾］１通过改变外部的取样反馈电阻的比值，得到不同的输出氋压值，反馈端的输入逡逑电流仅有ｌＯｎＡ。ＧＡＴＥ是开关管控制端，在设计中与Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ的栅极连逡逑接控制开关管的开断。ＳＥＮ化是电流检测输入的控制回路端，将此引脚连接到逡逑Ｎ撕ｔ邋ＭＯＳＦＥＴ的源极
光电倍增管属于高阻负载，电源纹波测试时，采用电阻反与氋压电容Ｃ并逡逑联作为负载。通过测试可得Ｖ？ｗ４０ｍＶ，此高压电路与滨松的高压模块性能相当，逡逑关键是性价比离。使用Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ邋ＴＯＳ１０１２Ｂ示波器测试纹波如图２－１３所示。逡逑１７逡逑
逑从表面上看，Ｔ型网络反馈的噪声电压被放大了邋１＋Ｒ３／Ｒ２倍。实际分析则不然。逡逑首先考虑Ｕｎａ对总噪声的影响。图３－５显示了开环X椧妫粒铮椋蕖⒈栈稾梼2Ａｃｌ、逡逑运算放大器的噪声X椧嫦煊Γ粒睿搴停孕屯缰邢拗粕ど鵛椉拥模粒睿澹虻墓叵怠４渝义贤贾锌煽闯觯谥鞯剂隋澹眨睿嵩肷вΦ母咂捣逯登颍粒睿逵耄粒睿澹蛑睾稀Ｔ阱义险庵智榭鱿拢孕屯绮换嵩黾託倨翟肷鵛椧妗５推凳保粒椋浚蛴镁又械男橄弑硎荆义希孕头蠢棿罅隋澹粒睿宓乃剑且舶阉牧阆煊Φ阋频搅艘桓龈鼩俚钠德蚀Γ义媳苊饬酥饕肷鵛椧娣宓腦棿蟆Ｒ虼耍裁挥蠿棿笤肷鵛椧妗Ｗ芙嵘厦娴姆治觯义希孕头蠢〉绾闪槊羟爸梅糯笃鞑脑肷鵛椧嫖诲义希矗澹颍健玻殄澹逄彦澹保卞搴杞稿危ǎ常保埃╁义霞偃绺ǚ蠢〉缱瑁遥澹瘢龃螅孕头蠢⊥缰校保遥常遥驳闹悼桑蓿藿档投裕遥卞义现档囊蟆棿笳飧鱿凳嵩谙煊Σ獾推登蚰赬椉樱粒钋
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