中子监测仪的开发与研制

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1、第一章信号采集电路信号采集电路是由跟随电路、放大电路及闽值调节电路构成。一、跟随电路由于中子发生器产生的中子脉冲信号幅度很小，必须经过放大后，才能够进行长线传输。所以在中子发生器附近放置了前置放大电路，对中子脉冲进行放大。信号采集电路作为中子监测仪的信号输入端，首先要完成对信号的采集工作，这就要求采集电路有足够高的输入阻抗，减少输入损耗。增加输入阻抗的方法很多，一般采用场效应管做跟随电路，场效应管也是一种具有PN结的半导体器件，它利用电场效应来控制管内电流，其输入端的PN结工作于反向偏置，或输入端处于绝缘状态，因此输入电阻非常高。在这里中子脉冲信号经过前置放大电路放大后接近lv左右，幅度已经

2、很高，所以在本中子监测仪中，用集成运算放大器做一级简单的电压跟随器就可以把中子脉冲信号跟随到系统中来。二、放大电路由于跟随电路进来的信号幅度在lV左右，所以必须通过放大电路进行放大，此处放大电路要求速度足够快，为此采用CA3140做为放大器。电路图如图1．1：■罪jll}{。l蓠重?i坚j：。一{。oIj■；．!雏羔囊爱-：÷’：：‘‘。j密卜}一爹≮泣—h兰兰霉一匹髅艇嚣‘．0j一：一i藏薪_矧翳f^L型一’／r丁。喜ii；，}{一}㈢”P熏。图1-1．放大电路Kl是一级跟随器，信号从VIN输入，K2完成的是放大功能，通过调节电位RK4控制放大器的放大倍数，信号放大后送到阈值电路，在送之前

3、，本电路又增加了一级跟随器用以提高信号的驱动能力。三、阈值电路中子脉冲信号并不是同一幅度的脉冲，并且还会出现一些低幅度的干扰信号。如果不把这些干扰信号除去，将会影响中子监测仪的计数，解决的方法是使用阈值调节电路。通过调节阈值，消除干扰信号，同时把不同幅度的脉冲信号变成同一幅度的方波信号。闺值调节电路利用施密特触发器实现。施密特触发器属于电平触发，当输入信号达到某一额定值时，输出电平会发生突变。对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的闺值电平，即具有滞后电压传输特性。阈值电路图如图1．2：{≤’{。斛霎需J0淄鼎‘；l酒：}；i；f：：-．I，i．：．jl图1-2．阈值电路将555定时器的阈

4、值输入端6脚和触发输入端2脚连在～起便构成了施密特触发器，5脚外接控制电压vlc，该电压通过一个电位器分压得到，调节电位器就可以调节滞后电压的范围。三角波或者其他波形的信号经过由555定时器构成的施密特触发器后将输出方波信号，而一些幅度低于阈值的杂质信号将会被不能通过。调节控制电压变小，将会有部分杂质信号通过，这时计数值可以看到呈增长趋势；控制电压变大，则计数值呈下降趋势。工作原理图6如图l一3ⅥVic1／2Vic0VoI图1．3．阈值电路原理图阈值电路在测试过程中工作很稳定，足够满足中子监测仪的脉冲带宽。但如果进行频率更高的阈值调整，555定时器所构成的施密特电路将不能够满足需要，在实验过

5、程发现，当输入信号的频率超过1Mhz时，555定时器所构成的施密特触发器将停止工作。对于中子监测仪来说，1Mhz的带宽已经足够，如果需要更高的带宽则可以通过另外的电路来实现。首先利用高速比较器把输入信号变成方波信号，然后利用D／A转换器产生一个模拟输出，该输出与输入信号进行比较，大于输入信号比较器输出为低电平，反之为高电平：最后比较器的输出结果与高速比较器的输出经过与门电路，就可以完成阂值调节功能。不过，电路的设计要复杂很多。电路框图如图1-4：图1-4．改进的电路框图7第二章液晶显示器第一节液晶显示器原理介绍中子监测仪需要显示器件来显示计数值，可以采用数码管，也可采用LCD液晶显示器。本监

6、测仪选择LCD液晶显示器主要考虑到以下几方面。第一：LCD液晶显示器的驱动电路和显示屏集成到一起，接口相对于数码管接口简单的多：第二：显示相同位数时，显示屏的体积相对于数码管的要小得多：第三：制作成成品后，LCD液晶显示器要比数码管显得美观的多。～、引脚简介LCD液晶显示器采用的是大连东富彩色液晶显示器有限公司生产的EDMl601A型号。EDMl601A是单屏结构，以5*8点阵显示单行16个字符，共有14个管脚。l脚电源地GND，2脚电源电压(+5V)VCC，3脚为LCD驱动电压VEE，该引脚电压的高低将影响LCD液晶显示器的亮度，引脚通过一个电位器与电源电压相连，这样调节电位器就可以调节L

7、CD液晶显示器亮度。为了调节更加方便，可以引入数字电位器，通过对键盘的控制即可调节亮度，而不必在用螺丝刀调节电位器，由于时间有限，这部分并没有做，但该系统已经留出所需的端口。4脚为RS脚，RS是输入口，输入MCU选择模块内部寄存器类型信号，当Rs为0时，MCU进行写模块操作指向指令寄存器：MCU进行读模块操作指向地址寄存器，而当RS为l，无论MCU进行写模块操作还是读模块操作均指向数据寄存器。5脚为R／W，也