基于cpld的低功耗数字化伽玛能谱仪的研制

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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