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。

多道脉冲幅度分析器死时间的数字测量

核物理实验中的能谱测量,一般要用多道脉冲幅度分析器,由于这种分析器中的模数变换器(ADC)及主机或计算机的存储器对输入信号的模数变换有一定的死时间,即在分析第一个信号的过程中,如有第二个脉冲到来,多道将不予记录,从而产生漏计数。显然,放射性越强,输入信号就越多,这种漏计现象就越严重,死时间也就越大。此种情况下,对测量数据必须作“死时间”的修正,以确保测量结果的准确可靠。因此,在放射性特别是在强放射性的能谱测量中,比较准确的测出多道分析器的死时间。

一种用CPLD和单片机实现的多道脉冲幅度分析器

介绍了一种用CPLD和单片机实现的带有USB接口的功能强大的多道脉冲幅度分析器。CPLD主要负责完成整个谱数据的获取和存储,单片机负责谱数据的传输、稳峰、高压显示和控制等。

多道脉冲幅度分析器死时间修正方法探讨

核分析能谱测量所用的多道脉冲幅度分析器 ,在进行模数转换时需要一定的时间 ,会使分析器产生漏计数 ,给测量分析带来误差 ,需要对死时间进行修正。针对这种情况 ,探讨了两种有效的死时间修正方法。

基于FPGA的多道脉冲幅度分析器的设计

介绍了采用FPGA构成的多道脉冲幅度分析器的设计系统,其控制与转换的核心采用span-tar E的XC2s100e,并利用VHDL进行程序设计。采用USB2.0接口芯片ISP1581实现与PC的高速数据传输。该系统提高了转换速率,减少了测量时间,改善了微积分非线性,提高了系统的测量精度和稳定性。

利用多光纤耦合及光学多道分析器实现多对象光谱同时实时采集

报道了一种使用多光纤耦合及光学多道分析器实现多对象光谱同时实时采集的方法和装置。利用该装置成功地采集了单对象、3对象和 5对象光谱。空间分辨率达到 0 5mm ,光谱探测范围 2 0 0～ 110 0nm ,使用OMA 4系统 ,在 1cm2 的象面上最多可采集对象达 2 0。为了保证该装置充分利用光能 ,又尽量减小对光谱仪分辨率的影响 ,对所使用的耦合透镜的光路设计进行了探讨。该装置在光束传输中的质量监控以及在光谱时间、空间分辨测量中可得到广泛的应用。

基于FPGA的数字多道脉冲幅度分析器设计

数字化多道脉冲幅度分析成为多道分析技术的主流,介绍了一种基于单FPGA芯片的数字脉冲幅度分析器的设计。采用EP3C40Q240作为数字核信号处理器,将ADC采集到的核信号进行数字积分、寻峰、阈值检测等数字处理,并得到能谱。系统通过高速RS485接口实现数字多道与上位机能谱分析软件的通信。最后给出了由NaI(Tl)探测器得到的核信号经数字多道处理后获得的137Cs能谱图。

另一种多道脉冲幅度分析器死时间的数字测量方法

本文描述了一种多道分析器死时间的数字测量方法，与另一种类似的测量方法作了详细的比较，实践表明，它是一种更简单适用的方法。

基于DSP系统的多道脉冲幅度分析器设计

介绍了一种基于DSP系统的高性能、低功耗多道脉冲幅度分析器的软硬件设计。硬件设计从提高多道脉冲幅度分析器的数据处理能力和降低系统功耗的角度出发重点介绍了能处理小信号的峰保电路、高速高精度的模数转换电路以及DSP系统及其相关外设接口;软件设计介绍了基于DSP系统的软件模块和基于CPLD的软件编程。还给出了该系统在XR-100CR探测器上测得的Fe的能谱示例。

基于CPLD+ARM的多道脉冲幅度分析器设计

介绍了一种基于CPLD+ARM的多道脉冲幅度分析器的设计方案。通过在CPLD内建立FIFO缓存队列,使数据采集和脉冲幅度分析速度协调,提高核脉冲的通过率;采用STM32F10X固件库开发多道分析器软件,可缩短软件开发周期;高集成度、低功耗器件的应用有助于降低多道分析器的功耗并有利于其小型化。CPLD+ARM的实现方案体现出一定的优势。

CCD光学多道分析器及其在光谱数据采集中的应用

由列阵探测器（线阵或面阵）、多色仪及专用微机组成的光学多道分析器（OMA-OpticalMulti-Channel Analyzer）已经得到广泛应用。但OMA系统的价格昂贵。我们使用线阵电荷耦合器件（Charge Couple Device-CCD）作为列阵光信号探测器,使用小型多色仪,以PC/XT（或286）微机处理光谱数据并由打印机输出光谱图。该0MA系统探测灵敏度～0.11x,探测波长范围400·0nm-7000nm,波长分辨率0.1nm（546.1nm处）,加F—P标准具后,分辨率达到0.O1 cm-1,基本上达到了进口OMA系统的指标。该多道分析器已被用于发射光谱、吸收光谱、受激散射光谱以及高温体的热辐射谱的采集与分析,得到了良好的实验结果。

多道脉冲幅度分析器死时间问题探讨

核分析能谱测量要用多道脉冲幅度分析器 ,这种分析器进行模数转换时需要一定的时间 ,使分析器产生漏计数。因而在相同测量时间内 ,对放射性强弱不同的样品进行测量时 ,漏计情况不同 ,造成相对测量条件不同 ,给测量分析带来误差。因此 ,为确保相对测量条件完全一致 ,测量结果更加可靠 。

多道分析器数据的远程实时压缩传送

对多道数据的特性和压缩传送问题进行了详细研究，提出了用动态比压缩方法和等计数压缩方法完成多道数据的远程实时无损压缩传送，给出了方法原理和实验结果。

基于软核的数字化多道脉冲幅度分析器

介绍了一种数字化多道脉冲幅度分析器(DMCA),该系统采用数字梯形滤波成形等数字信号处理方法进行核脉冲信号处理,采用NOISII软核处理器进行数据处理,所有数字功能均在单片FPGA中实现。测试表明,该系统转换增益可达4 096道,最大脉冲通过率可达200 kcps以上。

基于以太网的多道分析器的设计

文中介绍了一种基于以太网的多道分析器,其中包括了多道分析器的软硬件设计以及基于以太网的远程数据采集、数据传输、控制的软件设计。该多道分析器具有死时间短,数据传输快,功耗低,体积小巧,接口通用等特点,并且可以应用于远程核谱数据采集、多点核辐射监测等领域。

一种袖珍型多道分析器的研制

提出一套基于20引脚表面贴装微控制器、SPI接口的ADC与铁电存储器、微处理器内置定时计数器完成活时间定时功能的多道分析器的袖珍化设计方法。着重介绍了脉冲峰值保持电路,MCA工作时序,以及微控制器的应用技术,其中还提出一种简洁可靠的峰值检测电路。该多道分析器样机体积为110×60×23mm3,分析分辨率最高可达16384道,在编程为1024道时,死时间为17μs。单组+5V电源供电,功耗为360mW。适合嵌入至各类现场携带式多道能谱设备中应用。

数字多道脉冲幅度分析器测试技术研究

针对数字多道脉冲幅度分析器(DMCA)的架构特点,探讨提出了用于DMCA性能测试的技术方法,并通过实际测试验证了该方法的适用性。该技术方法可规范DMCA的性能测试,对DMCA的研究具有重要的实际意义。

基于LonWorks技术的多道脉冲幅度分析器的设计

设计了一种基于LonWorks技术的多道脉冲幅度分析器。该分析器以单片机为主控制器,采用硬件电路进行脉冲峰值检测,以单片机和神经元芯片控制数据采集和网络通信。采用Keil C51编写单片机程序;单片机与神经元通信程序采用Neuron C语言完成;计算机程序采用VB程序语言编写。测试结果说明:该仪器转化速度快,功耗低。

PC/104总线式多道脉冲幅度分析器的设计

介绍了PC 10 4嵌入式微机总线的结构和功能 ,并研制了总线式多道脉冲幅度分析器(MCA)。该MCA以PC 10 4嵌入式微机为控制核心 ,采用总线方式实现系统通信和数据传输 ,由于总线方式速度比较快 ,因此可实现现场实施采集和显示谱线。在硬件上全部采用高速低功耗CMOS器件 ,降低了整机功耗 ,体积小、重量轻 ,适合于野外现场工作。在软件上采用C语言与汇编语言混合编程 ,提高了信号处理速度。同时由于采用了单任务DOS操作系统 ,软件运行更稳定 ,操作更简单。通过现场测试 ,该仪器工作正常、可靠 ,适合野外工作。

用于γ射线煤质分析的多道脉冲高度分析器的设计

在在线煤质分析领域广泛使用计算机脉冲高度分析器,但其分析速度偏低、测量精度不高。我们设计了一种用于γ射线煤质分析的基于串口8192道的高速多道脉冲高度分析器,使用以AT89C52作为控制核心的单片机,以高速低功耗的A/D芯片ADS7807作为模数转换器件。实验表明,该多道脉冲高度分析器的信号处理速度提高了近一倍,测量精度也得到明显改善。