快速核素识别仪设计

设计了基于FPGA的快速核素识别仪。系统以Altera的EP2C8Q208C8N为核心,集成CH158-06型NaI(Tl)闪烁探测器,ATK-S1216F8-BDGPS/北斗定位模块;24 V锂电池组为整个系统持续供电;高速转换芯片采用AD9235;FPGA内部模块使用Verilog语言进行设计;采用安卓系统终端作为信息显示载体;硬件部分通过CH-05蓝牙模块与终端实现无线通信;能谱显示软件使用Java语言进行编写。测试结果表明:仪器工作稳定可靠,达到设计目标。

特快中子测量中探测器角度模拟与屏蔽条件实验研究

采用Geant4对100 Me V电子轰击Ta靶产生的中子和光子的能量和角度分布规律进行模拟研究,对特快中子和光子能量和数量的角度分布情况比较分析,确定了探测器的探测角度;结合中子能量测量原理与实验现场实际情况,确定了探测位置。在基础铅屏蔽条件下,对比不同厚度前向屏蔽铅的光子脉冲宽度分布,确定了特快中子能谱测量的最佳屏蔽铅条件。

无线遥测式数字地震仪关键技术

介绍了一种完全自主开发的便携无线遥测式浅层数字地震仪.系统以无线自组网为核心,基于双ARM和FPGA平台,采用多功能IP软核驱动方式及嵌入式操作系统,从硬件方面提高系统的集成化程度,缩小设备体积.设计可动态配置信号调理单元保证系统前端的动态范围和保真性,采用并行双缓存循环预采集存储技术,实现不确定传输延时情况下的多道严格并行采集.文中详细分析了适合于地震数据传输的无线射频和无线以太网两种传输方式,以及相应的组网方案和关键技术难点,解决了分布式无线信号采集站的采集同步和非均匀采样问题.信号采集站单站集成12路并行采集道,各通道在4k采样率时有效分辨率达18位,且参数可远程配置.软件中所集成的现场质量控制功能,非常适于复杂环境下的工程勘探,且由于移除了多个附加配件,从而缩小了设备的体积和重量,降低施工布线的复杂性,提高环境适应能力和勘探效率.

一种数字三分量地震微测井仪器设计

针对当前地震微测井仪器在施工和数据采集方面的难题,从提高数据采集质量及仪器功能性方面提出了几种改进方法.主要利用MEMS加速度传感器结合多路并行处理采集方法设计了数字检波器,并集成姿态检测技术直接实现水平分量数据的校正功能,保证系统采集的质量;提出了Ethernet-RS485分布式总线自动控制技术,实现各级联探管的随机组合,同时采用电动方式控制探管操作,提高系统的集成化程度.文中详细分析了利用姿态检测技术实现水平分量数据校正的方法,解决了级联探管随机组合控制和震源激发方位的判定问题.仪器单节探管支持三分量并行采集,有效分辨率达18位,参数可远程配置,同时具备快速显示探管姿态的功能,且支持远程控制,非常适于复杂环境下的工程勘探,整个系统实现全数字化操作且仅需四芯电缆互连,从而缩小了设备的体积和重量,降低施工布线的复杂性.

一种降低微震定位误差的偏振分析方法

目前微地震监测技术已成为地球物理界的热门技术之一。对于微地震震源定位,主流的初至时差分析方法由于方程组局部极值、初至拾取困难以及波速恒定假设等问题,极易产生超定或欠定的误差,而且未考虑有效数据不足的情况。为此,利用所测量的检波器姿态信息,计算出参考校正角,并将垂直、径向和切向分量数据校正为标准的三分量数据,以此提取同型波来计算偏振角,所获取的偏振角数据一方面可进行定位求解,另一方面也可对三分量数据进行进一步的校正,以提高时差分析中初至拾取的准确性;综合偏振角极化分析与初至时差分析两种方法建立了最小误差优化模型,实现了更为复杂地质条件下的联合定位,降低了定位误差。最后对数值模拟实验和野外实验结果进行了统计分析,结果表明:最优化联合定位方法能够大大降低定位误差且在有效数据不足的情况下仍能保证较好的定位效果,有效数据在9组以上时的定位误差小于7 m。

室内氡子体测量及其有效剂量估算

运用α粒子连续空气监测仪Alpha-7A,采用连续测量滤纸上氡子体活度浓度的方法分别对地上和地下某室内环境氡子体浓度进行测量,就活度浓度变化的分析结果进行有效剂量估算。实验研究结果表明:环境因素对氡子体活度浓度值影响较大。一定测量时间范围内,218Po与214Po活度浓度随测量时间不断变化,且存在相对稳定值;212Po活度浓度随测量时间线性变化,线性变化斜率大小k与环境密切相关;氡子体α潜能所致年平均有效剂量的保守估算值均低于2000年调查结果。

基于MSP430单片机的便携式γ个人剂量仪设计与实现

本文设计实现了一台基于MSP430单片机的便携式γ个人辐射剂量仪。系统以MSP430为核心,集成M4011盖革-米勒计数管,PCF8563低功耗高精度时钟芯片;采用2.4寸OLED显示模块实现测量数据和时间的显示;两节3.7V 2300m Ah可充电锂电池为整个系统持续供电并通过直流升压电路为计数管提供正常工作的高压;MSP430内部Flash能将测得数据及对应时间进行实时存储,供后续调用和处理。系统程序设计采用低功耗模式,当信号到来时激活CPU并处理数据。该设计充分利用了MSP430系列单片机的低电压、超低功耗特性,实现了剂量仪的长时间稳定工作,满足个人剂量仪体积小、便于携带、低功耗高精度、实时显示的需求。

MC法计算γ射线外照射剂量转换因子

以剂量转换数学模型为基础,针对骨、软组织和水的等效组织球体剂量计算,采用蒙特卡罗软件MCNP5构建0.01~10 MeV的γ射线在这三种物质中的通量和能量沉积模拟模型,进而计算这三种物质的γ外照射剂量转换因子。同时给出这三种物质的γ外照射剂量转换因子对不同能量γ光子的拟合计算公式,并进行了数据验证。结果表明:剂量转换因子在γ射线能量低于0.15 MeV时,随着能量的增加按幂函数降低;高于0.15 MeV时,按指数函数上升;剂量转换因子模拟值与参考值随γ射线能量的变化规律相同。

坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附热力学研究

采用静态吸附法研究了坡缕石对水溶液中Sr(Ⅱ)的吸附热力学特征,并考察了时间、溶液pH值和离子强度对吸附效果的影响。结果表明:Sr(Ⅱ)在坡缕石上的吸附受pH值和离子强度的影响明显;坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附主要通过表面络合和离子交换进行;吸附过程符合Lagergren准二级速率方程;吸附等温线符合Freundlich和D-R模型,升高温度有利于吸附反应的进行;热力学参数ΔH°、ΔS°和ΔG°的计算结果表明,坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附是自发进行的吸热反应。

PGNAA水泥分析系统中原料水含量影响分析及自校正技术研究

水泥原料中Ca、Fe、Si、Al等元素含量的高低决定着水泥的品质,而元素的含量与其对应的峰面积呈正比。由于氢元素既影响快中子慢化效率,同时又具有很高的热中子俘获截面,因此,本工作利用蒙特卡罗软件MCNP建立了基于252 Cf中子源的瞬发γ中子活化分析(PGNAA)水泥在线分析系统模型,分别对0%~5%水含量下的水泥原料进行模拟分析。通过解谱分析分别得到各关键元素的峰面积,分析了水含量变化对关键元素峰面积的影响,并建立了水含量自校正模型。结果显示,本文所建立的自校正模型能将未知水含量状况下各关键元素的峰面积校正为不含水状况下的峰面积,有效剔除了原料中水含量的影响,从而提高了各关键元素的测量精度。

Qt与Matlab混合编程法设计α能谱分析软件

基于Qt Creator、QWT以及Matlab设计了α能谱分析软件。使用了Qt与Matlab混合编程技术实现能谱分析算法;软件使用QWT第三方图形类库可以直观的显示能谱,显示界面更友好;能谱数据以及分析结果显示于软件的主界面。测试结果表明:软件可以实现预期的能谱分析功能,运行速度理想,结合Matlab提高了软件开发的效率。

HPGe γ谱仪上位机软件设计

基于LabVIEW软件平台,采用虚拟仪器技术,开发了上位机软件。该软件由通信模块、参数控制模块和能谱处理模块组成,实现了对γ谱仪进行采集控制和对谱数据进行能量刻度、寻峰、核素查找等分析。实验表明:基于LabVIEW的上位机软件设计,可缩短软件的开发周期、节约开发成本、增强灵活性。

基于FPGA的地震波六分量同步采集系统

传统多波三分量地震勘探仪器缺失地震波旋转矢量信息,导致后期数据处理和数据解释精度差,进而限制地层反演的精度和速度。针对该问题,本文阐述了一种地震波位移矢量和旋转矢量的六分量同步采集系统。该系统以FPGA为采集平台,硬件上设计可动态配置前端信号调理电路,保证了系统采样精度和动态范围。ADC控制模块采用逻辑状态机实现6路并行采集,数据暂存通过2个异步FIFO和1块SDRAM实现数据位宽匹配问题和跨时钟问题。实验结果表明能够同步采集到位移矢量和旋转矢量信息,并且采集精度为μV级。

钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融–热处理工艺制备了Si O2–B2O3–Ba O–Na2O–Ca O–Zr O2–Ti O2体系钙钛锆石基钡硼硅酸盐玻璃陶瓷,研究了Ca O、Ti O2、Zr O2(记为CTZ,摩尔比为2:2:1)含量对玻璃陶瓷相结构、显微结构的影响,采用产品一致性测试法(PCT)测试了玻璃陶瓷样品的抗浸出性能。结果表明:样品的玻璃转变温度为615~650℃且随着CTZ含量增加而升高。CTZ含量为35%的样品和CTZ含量为45%的样品分别在900和850℃附近出现了明显的放热峰。当CTZ含量≥30%时,钙钛锆石晶相开始析出;CTZ含量为45%时,样品中出现大量均匀分布的柱状钙钛锆石晶相;CTZ含量达55%时,样品致密性较差,除钙钛锆石晶相外还有榍石和二氧化硅晶相析出。PCT测试表明:CTZ含量为45%的样品具有较好的抗浸出性能,B和Na在42 d后的归一化质量损失约为0.1 g/m2,Si和Ca约为0.01 g/m2,与硼硅酸盐玻璃固化体处于同一数量级。