基于ARM和FPGA的数字多道分析器研制

多道分析器作为γ能谱测量中不可或缺的组件,其性能直接影响能谱仪分辨率及测量精度,传统的多道分析器多采用模拟电路方法或使用数字采集卡实现。模拟多道对于影响能谱仪性能的成形时间、脉冲通过率及死区时间修正等问题上具有一定的局限性,而这会直接影响能谱分析结果;数字采集卡是实现数字采集的计算机扩展卡,成本较高,不利于市场化推广。数字多道分析器对脉冲信号进行全数字采样,将其转化为数字量,利用数字信号处理方法,通过软件实现,完成整个信号分析处理过程,可极大提高系统稳定性与可靠性,相比于前两种方案,优势明显。设计了一款数字多道分析器,采用ARM处理器+高速ADC+FPGA的硬件方案,主要包括AD采样模块、FPGA数据处理模块和以STM32F4为核心的控制和通信模块。使用数字信号处理方法,编写硬件描述代码实现了脉冲信号滤波成型、幅值提取和基线修正等核脉冲处理的关键算法,最后给出探测器核信号经本文设计的数字多道处理后的γ能谱图。根据国内外研究成果及理论基础,经过深入系统理论分析,方法仿真验证,以及实际调试过程,最终研制出一款可商业化实用、完整且高精度的数字多道分析器,并将其应用在低本底γ能谱仪上,其能量分辨率测试均值为6.6791%,能量线性相关度R2在0.9999以上,积分非线性为0.26%。设计的数字化多道分析器采用ARM+FPGA的方式,极大程度降低了系统设计难度和成本,实现了高精度、高速的脉冲信号数字化,测试性能可达到数字采集卡的水平,具有极高的市场应用价值。

基于塑料闪烁体的环境X-γ剂量率监测系统设计

环境X-γ辐射剂量率是衡量环境辐射水平的重要指标,为了实现环境X-γ剂量率的准确、快速监测,设计了一种基于塑料闪烁体的环境X-γ剂量率监测系统。探测器信号通过电流/频率转换电路转换为频率脉冲送入微控制器进行剂量率计算;系统设计了太阳能充电模块,为长期野外环境监测提供能源补充;数据通信设计引入无线蓝牙传输,结合智能终端APP,实现区域范围的放射性剂量监测。测试结果表明,系统的相对固有误差小于10%,归一化后相对137Cs的能量响应最大误差为13.9%,稳定工作温度范围为(-20~55)℃。该系统设计可用于野外长期环境辐射监测,为区域环境辐射监测网络的建设提供基础。

袖珍式BGO晶体伽马辐射仪的研制

采用一体化理念设计了一款袖珍式伽马辐射仪,外壳采用ABS(苯乙烯、丁二烯、丙烯腈三元共聚物树脂)加PC(聚碳酸酯)材料组成,整机轻盈便携,通过TYPE-C标准接口兼顾数据通信和充电功能。介绍了仪器探测器选型和设计、主控系统设计和外围功能模块设计。通过高精度高阻抗运放和极零相消电路增强了信号输入响应,提高了信噪比。采用单节26650型钴酸锂电池为系统供电,通过设计高精度电压检测电路和延迟保护电路,实现电池充电回路或放电回路的正常运转,使得仪器可以连续工作48 h。仪器采用BGO晶体+SiPM组合作为辐射探测器,具有体积小、功耗低和探测效率高的特点,可应用于多个领域辐射探测。通过用计量站标准体源模型标定,仪器主要技术指标完全符合JJG(军工)29—2012检定规程要求。

基于Infineon XC2785的电池管理系统采集单元设计

针对动力电池单体数目较多,位置比较分散的特点,设计了一种基于16位单片机XC2785的电池管理系统采集单元。其中硬件包括基于Infineon XC2785和MAX1321的总电压和母线电流的采集电路、LTC6802-1电池单体电压采集电路、DS18B20电池单体温度采集电路;软件上利用CAN接收中断和Timer中断实现数据采集及处理。该设计硬件电路简单,提高了系统的抗干扰性和稳定性,适用于电池单体数目较多的情况。实验证明,该采集单元能够实现对动力电池组的实时准确监测,具有较高精度。

基于Gaussian-LM算法的便携式多道γ能谱仪自动稳谱研究

针对便携式多道γ能谱仪测量过程中因温度变化造成谱线漂移的问题,提出了一种特征峰自动稳谱方法。该方法使用LM算法对Gaussian拟合函数进行参数寻优,获取当前测量过程中特征峰峰位道址,依据谱漂移量利用PID控制算法调节高压控制字继而进行相应的高压补偿,实现系统自动稳谱功能。试验结果表明,1024道便携式γ能谱仪在-20~50℃范围内实测最大谱漂不超过±3道。因此,研究的自动稳谱方法可为野外γ能谱准确测量提供技术支撑。

便携式仪器锂电池管理系统的设计与研制

锂电池组管理系统是保证地质勘查、辐射监测中便携式仪器安全、可靠运行的关键。为延长电池使用寿命,准确掌握电池工作状态,设计了一种基于Bq40z50-R1电源芯片的锂电池组管理系统。该系统具有充放电状态自动切换、过充保护、电池耗尽保护、最大充电电流限制、温度保护等功能,同时可进行电池均衡及剩余容量估算。经试验测试,系统容量估算最大相对误差为2.64%,其它保护特性满足要求。该系统可为便携式仪器电源管理设计提供参考。

基于SiPM的硫化锌闪烁探测器设计与研制

基于SiPM的优良性能和特征,以SiPM和硫化锌闪烁瓶组合探测方式设计探测器。该探测器包括前端信号探测与采集电路和温度控制系统。信号探测与采集电路以交流耦合方式设计前置放大电路,经单道脉冲幅值甄别电路输出计数脉冲用于放射性含量计算。温度控制系统依据分布式测温模块反馈结果,配合模糊PID算法调节半导体制冷器输出功率,实现探测器实时温度调控。实验结果表明,在温度控制系统作用下,当环境温度为40℃时探测器的探测效率由80%提升至94%,其稳定工作的动态温度范围由(-15~30)℃扩展到(-15~40)℃,基本满足野外实际环境的应用需求。

基于高精度时间分辨技术的四路低本底αβ测量仪研发

为了提高仪器性能,开发了一款新型的总α总β低本底测量仪,与传统的信号幅度区分方式不同,仪器采用高精度时间分辨技术能够更准确地区分α信号和β信号。通过各项性能指标测试表明,仪器性能指标优越。测量室采用新型结构设计,具有高灵敏、小型化、数字化及允许脱机自主工作等特点,测量缓存机制保证了断电情况下的数据完整性,适用于αβ放射性活度的长时间稳定测量。

基于时间分辨荧光测铀分析仪的研制

依据时间分辨荧光的基本原理,采用可编程逻辑器件(FPGA)和增益控制电路研制测铀分析仪。根据时间内插法提升系统最小时间分辨精度,依据不同物质荧光寿命长短的差异,通过FPGA输出精准测控时序,进行铀荧光信号的甄别;采用基于插值预测的自动档位调节算法进行铀荧光信号的最优参数选择,实现痕量铀的高精度测量。系统测试结果表明,基于时间分辨荧光测铀分析仪的稳定性、线性及精密度指标完全满足核行业及相关国家标准要求。

铀矿岩心β-γ自动编录系统设计与研制

为实现岩心放射性数据的快速准确扫描测量,设计了一种岩心β-γ自动编录系统。该系统主要由机械传动部分和数字化探测器组成。机械传动部分由直线滑台作为支撑平台,以外部脉冲信号调整伺服电机转子转动角度,实现对目标单元的运动控制;数字化探测器利用大面积闪烁体及高精度信号甄别技术研制。系统采用双探头模式分别对β、γ射线进行测量,依赖于伺服电机的精确定位功能,实现搭载到机械传动系统上双探测器位置的精确覆盖,从而准确获得岩心被测点β、γ信息。系统性能测试试验结果表明机械传动系统启停迅速平稳且具有较高的运动控制精度,探测器性能指标满足JJG(军工)41-2014辐射编录仪检定规程的要求,测量结果稳定可靠。

低本底伽马能谱仪闪烁探测器的智能化温控系统设计

为了消除环境温度对闪烁体相对光输出影响带来的谱线漂移问题,设计了一种新型智能化温控系统。设计专用循环水路,采用改进的PID控制算法实时调整制冷加热模块输出电流,完成温度采集、控制操作,实现对闪烁体探测器的恒温控制。系统可通过CAN总线或USB接口与主机控制器进行数据交互,兼容现有能谱仪。经试验可知,温控系统温度稳态误差小于0.5℃,核素特征峰基本无漂移,满足稳谱使用要求,具有较高的应用价值。

通过“How do we deal with our problems”一课谈教学评价

一、教材与评价总体设计(一)教学内容分析本课选自人教版义务教育课程标准实验教科书《英语(新目标)》九年级下册第1单元,是一节阅读课。在学"如何学习英语"的基础上进一步学习如何处理个人问题,是学习内容的进一步深化,是理解和运用知识的提升。(二)

核电子仪器及其抗干扰设计

随着我国当前社会发展进程的不断加快,各项新型技术的不断创新和研发,核电子仪器设备也得以广泛运用。针对核电子仪器设备来讲,确保其运用可靠性,是针对电子仪器设备的工作性能加以衡量的关键指标。确保核电子仪器设备的可靠性,更是确保其能够实现精准数据测量的关键。由此本次研究展开对核电子仪器及其抗干扰设计的研究,着重探究电子仪器运用抗干扰,提出进一步电子仪器抗干扰优化设计策略。

网络通信的数据库访问技术在ATS中的应用分析

ATS是基于虚拟仪器的自动测试系统的简称,该系统在运行是通常需要数据库进行访问,伴随着自动测试系统领域的不断发展,传统的数据库访问技术由于自身的访问效率较低的限制已经不能满足ATS数据库访问的要求。介于此,本文提出了网络通信的数据库访问技术,并针对该技术在ATS中的应用做了简要的分析,希望能为该技术的发展和推广起到一定的帮助作用。