适用于Si-PIN半导体探测器的核能谱数据采集系统的研究

【摘要】： 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。 【关键词】：PC/104嵌入式微机 多道脉冲幅度分析器 MAX191 TL494 汉字库
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 1 前言6-10
• 1．1 选题依据及研究意义7
• 1．2 国内外研究现状7-8
• 1．3 研究内容8-9
• 1．4 成果特色9-10
• 2 Si-PIN半导体探测器10-12
• 2．1 Si-PIN半导体探测器的特点10-11
• 2．2 Si-PIN半导体探测器的电源要求11-12
• 3 采集系统微机化方案的选择12-17
• 3．1 嵌入式PC机的特点12-13
• 3．2 PC／104总线简介13-17
• 4 采集系统硬件设计17-44
• 4．1 多道脉冲幅度分析器的设计17-34
• 4．1．1 多道脉冲幅度分析器设计思路17-34
• 4．1．1．1 甄别电路18-19
• 4．1．1．2 控制电路19
• 4．1．1．3 接口电路19-22
• 4．1．1．4 模拟数字转换电路22-34
• 4．1．1．5 嵌入式微机系统34
• 4．1．1．6 MCA性能初步测试34
• 4．2 采集系统电源设计34-40
• 4．2．1 采集系统电源的技术指标35
• 4．2．1．1 输入输出电压要求35
• 4．2．1．2 电源转换效率的要求35
• 4．2．1．3 电源体积的要求35
• 4．2．2 解决方案35-39
• 4．2．2．1 TL494的性能与特点36
• 4．2．2．2 TL494管脚分配图36-37
• 4．2．2．3 TL494工作原理37-38
• 4．2．2．4 TL494实际应用38-39
• 4．2．2．5 电源性能测试39
• 4．2．3 报警电路设计39-40
• 4．2．3．1 工作原理39-40
• 4．2．3．2 实际应用40
• 4．3 采集系统键盘设计40-44
• 4．3．1 键盘设计要求41
• 4．3．2 键盘结构41-42
• 4．3．3 键盘的部分软件设计42-44
• 5 采集系统有关的软件设计44-60
• 5．1 采集系统软件框图44-52
• 5．1．1 核能谱数据采集系统全谱测量软件程序44-52
• 5．1．1．1 文件操作模块45-47
• 5．1．1．2 数据采集模块47-48
• 5．1．1．3 谱线显示模块48-49
• 5．1．1．4 谱线分析模块49-52
• 5．2 采集系统小型汉字库软件的设计52-60
• 5．2．1 西文状态下显示16×16点阵汉字的实现原理52-53
• 5．2．2 建立采集系统软件显示中所需要的小型汉字库53-60
• 6 性能测试60-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-65

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