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时间:2019-02-26
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1、成都理工大学硕士学位论文基于CPLD的低功耗数字化伽玛能谱仪的研制姓名:刘良申请学位级别:硕士专业:核技术及应用指导教师:赖万昌20110610摘要基于CPLD的低功耗数字化伽玛能谱仪的研制作者简介:刘良,男,1985年9月出生,,)币xXS-成都理工大学赖万昌教授,2011年6月毕业于成都理工大学核技术与应用专业,获工学硕士学位。Y能谱测量是一种重要的核地球物理方法,广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘查等领域,在辐射环境评价、放射性样品分析等领域也具有重要用途。本文源自国家“863计划”重大项
2、目课题(编号2006AA06A207)。传统的能谱仪主要采用模拟信号处理为主,存在以下不足:(1)模拟的成形电路不能达到最佳的成形效果,而且模拟元器件随着环境温度变化会导致成形参数发生变化,不易调整。(2)在高计数的情况下存在分辨率下降,脉冲通过率低的问题。(3)由于模拟模块多,信噪比要求高,为此线性电源应用较多,增加了整个系统的功耗,这给野外工作时电池供电的应用带来不便。为了克服上述缺点,近年来国外开发出基于FPGA和DSP架构的数字化多道能谱仪,但其功耗相对较大,本文提出了基于CPLD架构的一
3、种低功耗数字化伽玛能谱仪。该仪器主要由以下几个部分组成:(1)基于CPLD+ARM架构的信号采集板,主要完成数字化的多道脉冲幅度分析,ADC将前置放大器输出信号直接数字化后在CPLD中完成滤波、峰值提取、抗堆积(PUR)等功能并把最后的分析结果传输到ARM。ARM负责在CPLD和上位机之间进行数据传输。(2)为了提高整个电源系统的转换效率,设计了全部芯片都是基于开关电源技术的电源板,主要是提供低噪声的正负12V,正负5V,正9V。由于高压纹波对探测器输出信号影响较大,为此本系统在高压模块输出端加入
4、了电子滤波器,在降低纹波噪声方面取的较好效果。(3)为了对采集板输出结果进行分析,作者在VisualC十+6.0平台上开发了上位机软件进行谱线的采集、显示、简单处理。仪器的设计完成后,对分辨率、抗堆积、稳定性、谱线漂移等测试,主要技术指标如下:能量分辨率为8.o%(0.662MeV);能量线性方程的相关系数r为0.9995,微分非线性(DNL)为1.02%,积分非线性(INL)为0.51%;具备一定抗堆积能力;具有较好的稳定性,在连续工作8小时,谱线的峰位漂移小于2道。关键字:Y能谱仪数据采集CP
5、LD数字信号处理成都理]:人学硕十学位论文DevelopmentofLowPowerConsumptionDigitalGamma—raySpectrometerBasedOnCPLDIntroductionoftheauthor:LiuLiang,male,wasbominSeptember,1985whosetutorwasProfessorLaiWanChang.HegraduatedfromChengduUniversityofTechnologyinNuclearTechnologyan
6、dApplicationmajorandwasgrantedtheMasterDegreeinJune,2011AbstractYrayspectrometryisanimportantnucleargeophysicaImethodswhichiswidelyusedinuraniumexploration,geologicalmapping,oilandgasexploration,Inareasofradiationevaluationoftheenvironment,analysisofr
7、adioactivesample,italsoplaysaimportantrole.Thisarticlecomesfrommajorprojectofthenational”863Program’’(No.2006AA06A207).TraditionalGamma-raySpectrometermainlyuseanalogtechnologytoprocesssignal,therearethefollowingdeficiencies:(1)AnalogshapingcircuitCal
8、lnotachievethebestshapingeffect,andshapingparameterswillbechangedwhenparametersofanalogcomponentschangedbyambienttemperature,thistypeofshapingisnoteasytoadjust.(2)Inthecaseofhighcountingrate,thespectrometerresolmiongoesdown;thepulsethrough-rat
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