王海霞[1]2004年在《核能谱数据采集系统中关键技术研究》文中进行了进一步梳理核能谱测量系统主要包括:探测器,多道分析器,数据传输和数据处理四部分。其中随着材料技术的发展,探测器也有了飞速发展,目前基本上能满足各种用户的需求,但是多道分析器,数据传输和数据处理叁部分由于考虑到不同的用户有不同的需求,因此成为我们研究的重点。对于数据处理部分本研究组已经开发了相应的软件系统,基本上能满足目前的需求。所以本论文主要研究两部分:一是多道分析器的研制,二是数据传输的关键技术研究。 在能谱测量中,核辐射探测器输出的脉冲信号幅度和入射粒子的能量成正比关系,因此测量这些脉冲的幅度,就可以知道辐射的能量。所以,能谱数据采集及处理技术在核辐射探测中是一个重要问题。现在,能谱数据采集普遍采用多道脉冲幅度分析器来完成。 据此本人以国土资源部科研项目为依托,研制了以PC/104嵌入式微机为控制核心的多道脉冲幅度分析器。 该仪器主要有以下性能特点: (1) 以嵌入式微机为控制核心,实现了仪器的微机化; (2) 在硬件上采用了高速A/D转换器件MAX174,提高了数据转换速度,能够完全满足野外现场测量的要求; (3) 外围控制电路采用VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)编程后下载到现场可编程门阵列(FPGA)芯片,便于升级和移植; (4) 由于DOS操作系统的单任务性,使得该仪器工作稳定、可靠; (5) 可接收各种类型X、γ射线探测器的输出信号; (6) 整机功耗低(与PC/104微机一起小于4.5W); (7) 仪器重量轻(包括液晶显示器(LCD)、键盘和电源小于2千克); 经过初步测试,该仪器工作稳定可靠,线性良好,达到了预期目标。 从网络中获得现场测量数据有两方面的工作:一是保证数据安全可靠,我们可以通过对数据进行加密等保密措施来获得,另外数据传输的可靠性可以通过实施流量工程等方法来尽量提高数据的可靠性;二是数据到达分析中心,如何实时准确地获得所需数据,本文主要研究从网络上如何实时准确的获得现场数据。这个过程主要有两个方面的问题:(1) 从网络中实时地分理出所需数据;(2) 保存数据,由于现场测量数据量不大,这样对于存取来说可以暂且不考虑,只要保证数据存储起来即可。因此本文主要研究如何从网络中实时分离出所需数据,其中实时分离出所需数据的重点在于研究数据包的分类算法。其中从网络中实时地分
魏永波[2]2002年在《适用于Si-PIN半导体探测器的核能谱数据采集系统的研究》文中研究说明X荧光方法可以实现快速、原位、无损测量，被广泛应用于地质、矿业、环保、考古、工业在线分析等领域，其原理是：在核能谱测量工作中探测器输出的脉冲信号与入射粒子的能量成正比，通过测量脉冲信号幅度，得到入射粒子的能量。所以以多道脉冲幅度分析器为核心的核能谱数据采集系统，是核辐射探测技术的关键。 为了便于野外原位测量，多道脉冲幅度分析器要求体积小、功耗低、功能较为完善、电路设计简单、重量轻。对于基于台式机和笔记本平台的多道脉冲幅度分析器，微机平台功耗很大。因此选用新型低功耗微机平台，开发小型、低功耗的核能谱仪，成为今后核能谱仪的研究发展方向。 以国土资源部项目为依托，以PC／104嵌入式微机为平台，完成了小型、低功耗能谱采集系统，特点是： (1) 以PC／104嵌入式微机为平台，实现了采集系统微机化； (2) 采用高速低功耗A／D器件MAXl91，与现有的MCA相比，提高了转换速度，降低了MCA的功耗； (3) 采用高频模块电源，减小了采集系统的体积； (4) 整机功耗低，小于3.9W； (5) 仪器重量轻。 经过初步测试，采集系统的主要技术指标能满足原位测量的要求，具有一定的价值。
王敏[3]2011年在《数字核能谱测量系统中滤波与成形技术研究》文中研究说明核能谱测量技术是研究核物理、重离子物理、高能物理及与核技术应用相关领域中重要的信息获取手段之一。它具有精度高、灵敏度高等特点，且其所获得的信息是其他检测手段所不能提供。随着计算机、电子技术的高速发展，对核能谱测量技术的研究也在不断更新之中。同时，对核能谱测量技术相关的关键技术新方法的研究，成为了核技术领域的重要研究内容之一。因此，核能谱测量技术作为核技术领域中的研究热点，一直为国内外所关注。至20世纪末，核能谱测量技术呈现了数字化发展的新趋势，近年来已成为核信号处理领域最为活跃的研究方向。滤波与成形是核能谱测量技术数字化的关键技术环节，采用数字化方法实现滤波与成形不仅可代替模拟电路，简化硬件电路，还提高系统的能量分辨率、稳定性和自适应性。国外对数字核能谱测量系统的滤波与成形技术的研究起步较早，发展较快。比较而言，国内在此方面的技术研究相对落后，大多为计算机仿真研究，暂无具备数字滤波功能的核仪器研制成功的报道。在研究分析了模拟与数字核能谱测量系统的组成原理和结构的基础上，详细讨论比较了两者之间的优劣。对于模拟核能谱测量系统，研究了影响模拟核能谱测量系统性能的4个主要因素：基线恢复、弹道亏损、脉冲堆积、幅度提取等，提出了利用脉冲数字化的方法来减弱这些影响因素的研究思路；对数字核能谱测量系统，研究了脉冲数字化后对系统性能产生的影响，并采用高性能的ADC芯片来减小该影响。通过对目前用于数字核能谱测量系统中滤波与成形主要算法进行的研究，并比较分析这些算法的各自利弊后，选择了基于sage-husa的卡尔曼滤波算法处理基线恢复问题，以及采用函数卷积法实现脉冲梯形（叁角形）成形。论文研究提出了利用双重遗忘法建立卡尔曼滤波模型。由此实现了脉冲基线恢复，并取得了明显效果。由于经典卡尔曼滤波、现有简化sage-husa及改进sage-husa算法模型进行滤波效果都不佳，因此有必要对现有的算法进行了改进和优化。通过使用双重遗忘法建立的新型基于sage-husa的自适应卡尔曼滤波算法模型，取得了很好的滤波效果，避免了滤波发散和基线收敛缓慢的问题。论文研究提出了单脉冲函数卷积法。在研究现有的函数卷积法的基础上，提出了单脉冲和连续脉冲的梯形（叁角形）脉冲成形方法。利用函数卷积法实现梯形（叁角形）脉冲成形，使核能谱测量系统的能量分辨率得到很大改善。脉冲梯形（叁角形）成形使用的Z变换方法，因其算法复杂，难于在硬件系统上实现，仅限于软件仿真。利用函数卷积法建立的脉冲梯形（叁角形）成形算法模型，可以在时域中写成递推的形式，便于硬件实现。进一步研究和实验测试可知，单脉冲成形法比连续脉冲成形法更能避免累积误差，使系统的能量分辨率再次得到提高。在实现了上述两种数学模型的基础上，利用Matlab7.0建立了数字核能谱测量系统的滤波与成形软件平台。通过该平台对实际测量数据的测试，证明了设计方案的可行性。研制了数字核能谱测量系统硬件平台。利用FPGA器件完成的新型数字核能谱测量系统，可以完成核信号脉冲的数据采集、基线恢复、脉冲成形、数据存储和通讯等功能，与传统的模拟系统相比，性能上具有显着改善。该数字核能谱测量系统设计有叁种观测窗口，可以根据探测器输出的脉冲脉宽、上升沿时间等信号特征，实时修改与脉冲成形相关的参数值，使系统能够配合不同的探测器在不同的探测场合工作，从而提高整个系统的探测能力和适应能力。最后，通过系统测试表明，与现有的核能谱测量系统相比较，所研制的数字核能谱测量系统配合不同的探测器，能量分辨率都有明显的提高。
王远[4]2016年在《基于嵌入式ARM/DSP平台的核能谱数据处理系统设计与实现》文中认为针对传统PC平台的核能谱分析软件成本高、体积大、使用范围受限等问题,以及单核处理器谱仪在实时性、可控性等复杂谱数据处理中所面临的技术瓶颈,论文设计实现了一种以ARM/DSP平台为核心的核能谱数据处理系统。系统以TI公司DM3730的Dev Kit8500D评估板为实验平台,采用ARM-Linux操作系统,DSP端处理核探测器采集的谱数据,经由DSP Link机制向ARM端传送处理数据,借助体积小易移植的科学计算软件Octave调用GNUplot函数库加载处理核能谱数据,并将能谱数据可视化显示在TFT液晶屏上,供科学工作人员现场实时读取、分析、处理。论文实现系统平台构建,分为硬件平台选型与软件平台设计。硬件平台选型,核心在于处理器的选型;凭借Dev Kit8500D核心芯片DM3730强大的数据处理能力及良好的系统控制,在众多嵌入式处理器中脱颖而出,非常适合需要实时控制与复杂数据处理的核能谱系统。嵌入式Linux软件平台设计,包括工具链设置,一级启动代码X-Loader,二级启动代码U-Boot,内核u Image,文件系统Ramdisk和UBI的编译、移植,以及文件系统制作、内核定制。液晶显示屏、触摸屏驱动编写实现,静态加载到系统内核,系统更新后使得显示触摸屏运行工作,提供友好界面与人机互动。DSP Link通信解决,在TI公司提供DVSDK软件体系结构基础上,实现DM3730中ARM与DSP异构双核数据传输,ARM借助DSP Link软件模块可以直接访问DSP片内RAM数据,二者协调工作,性能提升显着。对于Octave的移植工作,添加并编译必需依赖库及头文件,交叉编译后的Octave,借助可被Linux识别的ext2格式MMC/SD卡将其移植到Dev Kit8500D平台。最后,在搭建好的便携式核能谱仪系统上对环境放射性本底实际测试,核能谱图视觉效果直观,能够实时读取谱线上任一点的道址与计数,供专业技术人员深入研究。核能谱数据测试结果表明,系统方案数据处理效率高、实时性好,异构双核协调工作是传统单核核能谱系统效率的3-4倍,且系统具备良好稳定性、便携性,拥有很强的实用价值,应用前景广阔。
王敏[5]2006年在《基于ARM的核能谱数据采集系统的研究》文中研究表明核能谱测量是进行物质成分分析和放射性检测的重要方法之一。论文从核能谱测量入手，瞄准国内外多道核能谱测量仪的发展趋势，结合现场工作的特点，针对目前现场多道核能谱测量仪器中，诸如仪器功耗较高、体积较大、不便于现场操作等问题，在关键技术(如多道脉冲幅度分析器等)方面，进行了系统的研究。 论文对基于ARM的核能谱数据采集系统作了详尽的论述。该系统以PHILIPS公司ARM7TDMI-s核的LPC2134为控制处理核心，以高速低功耗的A／D芯片AD7994作为多道脉冲幅度分析器的模数转换器件，并配备320×240点阵图形液晶显示器，以及必要的人机交互按键及信息指示。总体来说，系统能自动显示和存储谱线，并自动完成相关数据处理工作。同时，使用VC++6.0编写了计算机软件，系统可通过串行接口与计算机联机使用，扩大了数据处理、存储及输出测量结果等功能。仪器的软件系统采用C语言和汇编语言混合编写，充分利用多种语言的混合编程技术以及不同语言的优点，在兼顾实时性处理的同时也能很方便地进行数据处理。
胡宾鑫, 方方, 袁启兵, 周蓉生[6]2004年在《一种新型现场多道核能谱数据采集系统的设计》文中进行了进一步梳理介绍了一种新型现场多道核能谱数据采集系统的设计,详细阐述了设计思路,提出了可行性方案,给出了重要功能模块及采取的关键技术,并重点针对现场核能谱数据采集系统的低功耗、实时性和高性能设计进行了研究,最后给出了其主要技术指标及实测137Cs标准源谱线,结果表明该系统功能完善、功耗低、性能可靠。
朱皓[7]2017年在《基于Matlab核能谱数据获取与处理研究》文中认为随着社会的飞速发展,不论是在核武器研制、科学研究、工业应用、食品卫生还是医疗器械等许多领域,核辐射探测技术所发挥的作用越来越大。核能谱获取与处理是核辐射探测技术的一个重要分支,而随着数字技术的飞速发展,将数字技术应用于核能谱获取与处理已展露出较传统方法更为高效和便捷的优势。但是在这一方向,我国起步较迟,较为落后于国外,虽然国内研究也取得了一定的成果,但仍需要进一步探索、比较与创新。为此本人以课题组横向项目为依托,利用Matlab软件对核能谱数据获取与处理进行了一定的研究。研制出了基于Matlab软件与高速数据采集卡的核能谱数据获取与处理系统,该系统由前端模拟电路、高速数据采集卡与计算机处理软件组成。前端模拟电路由示波器、探测器(碲锌镉(CZT)探测器、溴化镧(LaBr_3)探测器)、信号放大整形电路、峰值检测保持电路、高速数据采集卡(凌华DAQ-2501与PCI-9812)等组成,将原始核信号最终处理成为峰值信号传至计算机。为保证程序编写与数据处理便捷,计算机处理界面是基于Matlab软件研发而成。应用此界面对得到的峰值信号数据进行分道、平滑、寻峰、稳峰等处理,可得到γ能谱,同时在本界面上也可以对谱数据进行其他若干项处理。界面直观便于操作,将数据采集过程与能谱处理过程作为一个整体进行了适当的衔接。同时本文介绍了一种数字PID控制在能谱稳峰方面的应用。该稳峰技术将满足需求的目标峰值作为系统的参考峰值,根据系统运行过程中实测峰值与参考峰值的偏差结合数字PID算法来调节可编程增益放大器来稳峰,是一种结合硬件与软件的稳峰技术。实验结果证明,这种能谱稳峰技术具有稳峰速度快,稳定性好,抗干扰能力强等优点。在进行数据获取与处理的过程中,利用该算法进一步保证了γ能谱数据的准确性与真实性。
袁启兵[8]2003年在《基于单片机的现场多道核能谱数据采集系统研究》文中提出多道核能谱测量技术是用核方法进行物质成分分析和放射性检测的基础。论文瞄准国内外多道核能谱测量技术的发展趋势，结合现场工作的特点，针对目前现场多道核能谱测量仪器中存在的诸如仪器功耗、重量、体积偏大，不便于现场操作等问题，在多道脉冲幅度分析器以及仪器的单片机机化等方面作了较为系统的研究。论文对本人所研制的基于单片微机的现场多道核能谱数据采集系统作了较为详尽的论述。该系统在硬件上以单片机AT89C55为控制核心，以高速低功耗的A／D芯片MAX191作为多道脉冲幅度分析器的模数转换器件，以320×240点阵图形液晶显示屏作为系统的显示器，根据初步的性能测试，系统已经达到预期的设计目标。同时，为了实现人机交互，系统采用AT89C2051扩展了32键键盘。在系统的供电方面系统可采用充电电池供电。总体来说，系统采用按键输入，汉字人机对话，能自动显示和存储测量谱线，并完成数据处理工作，除此之外，系统可通过RS-232C与其它计算机联机使用。软件系统采用了多种编程语言高级语言C语言和汇编混合编写，充分利用多种语言的混合编程技术以及不同语言的优点，在兼顾实时性处理的同时也能很方便地进行数据处理。
陈加洋[9]2016年在《基于FPGA硬件算法的核能谱数据获取研究》文中进行了进一步梳理核能谱中包含射线能量、放射源活度及放射源类型等信息,是核物理实验中最为关键的数据。随着粒子物理、核物理及反应堆物理等学科的发展,对核数据采集及处理的速度及精度的要求越来越高。近年来,AD模数转换技术及可编程逻辑器件技术得到高速发展,随之发展的数字化核数据获取为核数据处理提供了新的思路。本文将FPGA硬件算法结合高速ADC芯片及USB传输模块应用于核能谱数据获取中,将核信号数字化。通过获取核信号脉冲幅度及脉冲面积获取核能谱数据,并应用LabVIEW于上位机端得到能谱数据及显示能谱。首先,本文通过理论分析验证了基于核脉冲幅度及脉冲面积获取核能谱数据的可行性,并且证明了基于核信号脉冲面积获取核能谱对于削弱噪声信号影响具有优越性。其次,介绍了应用数字化系统处理核数据中波形矫正、基线恢复、脉冲峰值提取以及脉冲面积计算等数据处理的方法。另外,本文对核能谱数据获取中使用到的各个硬件模块及模块间的连接、FPGA硬件描述程序开发、USB模块软件设计及LabVIEW软件设计作了详细说明。最后,搭建核能谱数据获取实验平台,获取并分析基于核信号脉冲幅度及脉冲面积得到的核能谱数据,并与MCA8000D多道分析器获取的能谱作比较。通过理论分析及实验数据分析,验证了幅度法及面积法获取能谱数据的可行性,验证了面积法能够削弱噪声信号影响、提高能量分辨率。
庄景齐[10]2010年在《基于DSP技术的核能谱测量系统的设计》文中研究说明核能谱测量是进行物质成分分析与放射性测量的重要方法之一。随着电子技术、通信技术的发展,核能谱测量作为一种重要的测量方法也逐步渗透到了其他工业测量领域。如能谱测量用于测量石油测井中岩层岩性密度。本论文以课题“模块式动态地层测试系统及EILog配套装备”为项目依托,详尽地阐述了基于DSP处理器的核谱测量系统的研制。本文突出了核谱测量技术在石油测井中的应用,具有良好的应用前景和推广价值。在核能谱测量技术中,通过对被研究对象的能谱的获取和分析可以直接或间接地获得物质的结构、组成元素的含量等许多重要信息。其工作原理是不同核素在衰变过程中,释放出的粒子或射线能量是不同的。探测器输出的电脉冲信号幅度与入射粒子或射线的能量成正比,通过测量脉冲信号的幅度,得到入射粒子或射线的能量。本系统以美国德州仪器公司TMS320F2809 DSP为核心处理器,以内部集成的高速12位ADC作为多道脉冲幅度分析器的模数转换部分,对外部输入的核信号进行A/D转换,形成多道能谱。在本系统中,采用了USB通信方式,将处理器采集到的多道能谱数据上传到PC机中,利用VC++6.0完成Windows系统下的能谱分析软件设计,最终在能谱分析软件的控制命令下完成能谱测量、数据传输等功能。系统硬件设计上,重点介绍了以新型TMS320F2809 DSP为核心处理器的核谱测量系统的硬件电路设计,包括探测器选择、主放大电路、多道脉冲幅度分析器、TMS320F2809处理器电路和USB接口电路。系统软件设计上,分别介绍了基于DSP处理器的核谱采集软件和基于计算机的核谱分析软件的编制。在核谱采集软件编制过程中,采用C语言完成了系统初始化、A/D转换控制、DSP图形窗口显示、Flash程序的下载和USB通信等模块。这样既提高了软件开发速度,又增加软件的维护和扩展。在核谱分析软件编制过程中,采用VC++6.0语言完成,实现了核谱的实时显示、分析处理和文件操作等处理。完成了系统软硬件设计后,对系统进行了实际测试。从测试结果来看,整个系统实现了500KHz的正弦波、1MHz的叁角波和137Cs能谱的采集、实时显示与分析,达到了系统设计的预期目标。同时,完成了系统集成到中国石油集团测井有限公司的EILog系统中的初步测试,测试结果表明,系统能正确的完成能谱数据采集,并实时将能谱数据上传给监控软件。传输稳定可靠,系统运行无误。
参考文献：
[1]. 核能谱数据采集系统中关键技术研究[D]. 王海霞. 成都理工大学. 2004
[2]. 适用于Si-PIN半导体探测器的核能谱数据采集系统的研究[D]. 魏永波. 成都理工大学. 2002
[3]. 数字核能谱测量系统中滤波与成形技术研究[D]. 王敏. 成都理工大学. 2011
[4]. 基于嵌入式ARM/DSP平台的核能谱数据处理系统设计与实现[D]. 王远. 东华理工大学. 2016
[5]. 基于ARM的核能谱数据采集系统的研究[D]. 王敏. 成都理工大学. 2006
[6]. 一种新型现场多道核能谱数据采集系统的设计[J]. 胡宾鑫, 方方, 袁启兵, 周蓉生. 信息与电子工程. 2004
[7]. 基于Matlab核能谱数据获取与处理研究[D]. 朱皓. 南华大学. 2017
[8]. 基于单片机的现场多道核能谱数据采集系统研究[D]. 袁启兵. 成都理工大学. 2003
[9]. 基于FPGA硬件算法的核能谱数据获取研究[D]. 陈加洋. 兰州大学. 2016
[10]. 基于DSP技术的核能谱测量系统的设计[D]. 庄景齐. 成都理工大学. 2010
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