数字化多道脉冲幅度分析器的研制
发布时间：2021-09-23 06:58
多道脉冲幅度分析器（MCA）是测量信号脉冲幅度分布的仪器,是能谱分析仪的重要的组成部分。随着高速ADC技术与数字信号处理技术的迅猛发展,数字化脉冲幅度分析器（DMC A）正在逐渐取代模拟多道分析器（AMCA）的地位,在测量精度、测量速度上,DMCA占有很强的优势。本课题以核辐射测量为应用背景,采用可编程逻辑器件（FPG A）和MCU（STM32）组合的双核心控制器方案完成数字化多道脉冲分度分析器的设计。采用高速ADC+FPGA组合的模拟信号全峰采集法,完整保持信号初始信息；以梯形成形算法对核脉冲信号进行处理,使信息获取效率达到最高。FPGA选用Altera公司的CYCLONE IV系列的EP4C10E144C8N, STM32选用意法半导体公司推出的基于ARMCortex-M3内核的微控制器STM32F103ZET6,前端高速数模转化器选用AD公司的AD9245。按照产品级要求完成系统的电源设计。采用梯形成形滤波算法对核数字脉冲信号进行处理,以提高DMCA的性能指标。设计将梯形成形滤波器进行模块化设计,并做到参数实时可调,以达到工作的灵活性和可移植性。使用FPGA作为核脉冲数据的数字信...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 数字化多道分析器发展现状
1.3 多道分析器设计指标
1.4 研究内容及创新点
第二章 数字化谱仪设计原理及其相关技术研究
2.1 射线的来源
2.2 探测器的工作原理
第三章 多道脉冲幅度分析器总体方案设计
3.1 多道脉冲幅度分析器整体构架设计
3.2 方案选择
3.3 FPGA简介
3.4 STM32微控制器简介
第四章 多道脉冲幅度分析器硬件电路设计
4.1 电源设计
4.1.1 锂电池电源及其充电电路设计
4.1.2 数字信号的电源设计
4.1.3 模拟信号的电源设计
4.2 极零相消电路
4.3 运算放大电路设计
4.4 ADC转化电路设计
4.5 FPGA外围接口电路设计
4.6 MCU外围接口电路设计
第五章 多道分析器软件设计
5.1 脉冲信号的梯形成形算法
5.1.1 梯形成形算法的原理推导
5.1.2 梯形成形算法的模块化设计
5.1.3 软件仿真与硬件应用实现
5.2 FPGA整体系统构架设计
5.2.1 系统时钟控制模块
5.2.2 高速ADC控制模块
5.2.3 阈值去噪与堆积判弃模块
5.2.4 基线恢复模块与峰值提取模块
5.2.5 数据存储模块设计
5.3 FPGA与STM32通讯
5.4 STM32软件设计
第六章 多道分析器综合性能测试
6.1 多道分析器主要技术指标要求
6.2 调试工具
6.3 多道分析器能量线性测试
6.4 多道分析器处理速度测试
6.5 电源纹波测试
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
附录1
附录2
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]梯形成形冲击响应函数推导、仿真和实验研究[J]. 胡创业,康玺,屈国普,李方立. 原子能科学技术. 2014(02)
[2]Study of time-domain digital pulse shaping algorithms for nuclear signals[J]. ZHOU Jianbin1 ZHOU Wei1,2,* LEI Jiarong3 TUO Xianguo1 ZHU Xing1 LIU Yi1 1College of Nuclear,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China 2State Key Laboratory of Coal Resources & Mine Safety,College of Mining Engineering,China University of Mining & Technology,Xuzhou 221116,China 3Institute of Physics and Chemical,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621900,China. Nuclear Science and Techniques. 2012(03)
[3]梯形成形技术在数字多道系统中的应用[J]. 王季红,王良厚,房宗良. 核电子学与探测技术. 2011(05)
[4]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
[5]基于DSP系统的多道脉冲幅度分析器设计[J]. 曾卫华,程业勋,杨进. 核电子学与探测技术. 2009(02)
[6]基于MATLAB的数字化梯形滤波器的研究[J]. 周清华,张软玉,李泰华. 核电子学与探测技术. 2008(01)
[7]用差分放大器来驱动高速ADC[J]. 李晓延. 今日电子. 2007(09)
[8]基于DSP的数字化多道脉冲幅度分析器设计[J]. 敖奇,魏义祥,文向阳. 核技术. 2007(06)
[9]数字化核信号梯形成形滤波算法的研究[J]. 周清华,张软玉,李泰华. 四川大学学报(自然科学版). 2007(01)
[10]便携式能谱仪高性能USB接口模数转换器[J]. 陈国杰,曹辉,曾亚光. 核电子学与探测技术. 2007(01)
博士论文
[1]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
[2]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
[3]低原子序数元素能量色散X荧光仪的研制[D]. 周建斌.成都理工大学 2008
[4]野外地面伽玛射线全谱测量研究[D]. 方方.成都理工学院 2001
硕士论文
[1]基于FPGA的多道脉冲幅度分析器设计[D]. 李娇龙.成都理工大学 2012
[2]基于FPGA的USB接口实时数据采集与处理系统[D]. 郑勐.中国海洋大学 2011
[3]基于CPLD的低功耗数字化伽玛能谱仪的研制[D]. 刘良.成都理工大学 2011
[4]基于FPGA和USB的数字化多道脉冲幅度分析器的研制[D]. 谢广利.华东理工大学 2011
本文编号：3405254
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 数字化多道分析器发展现状
1.3 多道分析器设计指标
1.4 研究内容及创新点
第二章 数字化谱仪设计原理及其相关技术研究
2.1 射线的来源
2.2 探测器的工作原理
第三章 多道脉冲幅度分析器总体方案设计
3.1 多道脉冲幅度分析器整体构架设计
3.2 方案选择
3.3 FPGA简介
3.4 STM32微控制器简介
第四章 多道脉冲幅度分析器硬件电路设计
4.1 电源设计
4.1.1 锂电池电源及其充电电路设计
4.1.2 数字信号的电源设计
4.1.3 模拟信号的电源设计
4.2 极零相消电路
4.3 运算放大电路设计
4.4 ADC转化电路设计
4.5 FPGA外围接口电路设计
4.6 MCU外围接口电路设计
第五章 多道分析器软件设计
5.1 脉冲信号的梯形成形算法
5.1.1 梯形成形算法的原理推导
5.1.2 梯形成形算法的模块化设计
5.1.3 软件仿真与硬件应用实现
5.2 FPGA整体系统构架设计
5.2.1 系统时钟控制模块
5.2.2 高速ADC控制模块
5.2.3 阈值去噪与堆积判弃模块
5.2.4 基线恢复模块与峰值提取模块
5.2.5 数据存储模块设计
5.3 FPGA与STM32通讯
5.4 STM32软件设计
第六章 多道分析器综合性能测试
6.1 多道分析器主要技术指标要求
6.2 调试工具
6.3 多道分析器能量线性测试
6.4 多道分析器处理速度测试
6.5 电源纹波测试
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
附录1
附录2
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]梯形成形冲击响应函数推导、仿真和实验研究[J]. 胡创业,康玺,屈国普,李方立. 原子能科学技术. 2014(02)
[2]Study of time-domain digital pulse shaping algorithms for nuclear signals[J]. ZHOU Jianbin1 ZHOU Wei1,2,* LEI Jiarong3 TUO Xianguo1 ZHU Xing1 LIU Yi1 1College of Nuclear,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China 2State Key Laboratory of Coal Resources & Mine Safety,College of Mining Engineering,China University of Mining & Technology,Xuzhou 221116,China 3Institute of Physics and Chemical,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621900,China. Nuclear Science and Techniques. 2012(03)
[3]梯形成形技术在数字多道系统中的应用[J]. 王季红,王良厚,房宗良. 核电子学与探测技术. 2011(05)
[4]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
[5]基于DSP系统的多道脉冲幅度分析器设计[J]. 曾卫华,程业勋,杨进. 核电子学与探测技术. 2009(02)
[6]基于MATLAB的数字化梯形滤波器的研究[J]. 周清华,张软玉,李泰华. 核电子学与探测技术. 2008(01)
[7]用差分放大器来驱动高速ADC[J]. 李晓延. 今日电子. 2007(09)
[8]基于DSP的数字化多道脉冲幅度分析器设计[J]. 敖奇,魏义祥,文向阳. 核技术. 2007(06)
[9]数字化核信号梯形成形滤波算法的研究[J]. 周清华,张软玉,李泰华. 四川大学学报(自然科学版). 2007(01)
[10]便携式能谱仪高性能USB接口模数转换器[J]. 陈国杰,曹辉,曾亚光. 核电子学与探测技术. 2007(01)
博士论文
[1]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
[2]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
[3]低原子序数元素能量色散X荧光仪的研制[D]. 周建斌.成都理工大学 2008
[4]野外地面伽玛射线全谱测量研究[D]. 方方.成都理工学院 2001
硕士论文
[1]基于FPGA的多道脉冲幅度分析器设计[D]. 李娇龙.成都理工大学 2012
[2]基于FPGA的USB接口实时数据采集与处理系统[D]. 郑勐.中国海洋大学 2011
[3]基于CPLD的低功耗数字化伽玛能谱仪的研制[D]. 刘良.成都理工大学 2011
[4]基于FPGA和USB的数字化多道脉冲幅度分析器的研制[D]. 谢广利.华东理工大学 2011
本文编号：3405254
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3405254.html
