基于FPGA硬件算法的核能谱数据获取研究

【摘要】：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。 【关键词】：核能谱 数字化 FPGA USB Lab VIEW 面积法 幅值法
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL817
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 背景及意义8
• 1.2 数字化能谱获取方式分析8-9
• 1.3 研究进展9-11
• 第二章 系统原理分析11-21
• 2.1 能谱获取方法介绍11-15
• 2.1.1 传统能谱获取方法11-13
• 2.1.2 数字化多道系统13-14
• 2.1.3 面积法能谱获取14-15
• 2.2 设计系统介绍15-21
• 2.2.1 多点平滑滤波16-17
• 2.2.2 预触发与后触发17-19
• 2.2.3 基线恢复算法19
• 2.2.4 堆积判弃19-21
• 第三章 系统硬件模块介绍21-33
• 3.1 ADC模数转换模块21-25
• 3.1.1 AD9254介绍21-23
• 3.1.2 AD9254输入与输出23-25
• 3.2 FPGA数据处理模块25-29
• 3.2.1 FPGA及VHDL语言简介25-27
• 3.2.2 StratixⅢ开发板27
• 3.2.3 QuartusⅡ设计介绍27-29
• 3.3 USB数据传输模块29-33
• 3.3.1 CY7C68013A简介29-31
• 3.3.2 USB接口设计31-33
• 第四章 系统设计33-48
• 4.1 FPGA硬件程序设计33-39
• 4.1.1 PLL锁相环33-34
• 4.1.2 信号极性矫正及基线恢复34
• 4.1.3 基于FIFO的信息提取34-37
• 4.1.4 USB配置37-39
• 4.2 USB开发39-43
• 4.2.1 Slave FIFO模式介绍39-40
• 4.2.2 CY7C68013A固件程序40-43
• 4.3 LabVIEW程序设计43-48
• 4.3.1 NI-VISA设计43-45
• 4.3.2 LabVIEW数据采集、处理及显示45-48
• 第五章 实验结果及数据分析48-57
• 5.1 实验系统48-50
• 5.2 实验数据及其分析50-57
• 5.2.1 核信号波形测试50-51
• 5.2.2 用MCA8000D测60Co及137Cs能谱51-52
• 5.2.3 基线恢复及堆积拒绝影响52-54
• 5.2.4 幅值法最佳平滑点数测试54-55
• 5.2.5 时间常数对能谱能量分辨率的影响55-57
• 第六章 总结与展望57-58
• 参考文献58-60
• 在学期间研究成果60-61
• 致谢61

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

1024至65536道核谱数据获取与处理系统    夏松江

基于微机的多参数核谱数据获取与处理系统    夏松江

微型化双参数核谱数据获取与处理系统    夏松江,张如菊

发射度测量中的数据获取及分析(英文)    李朋;

一种计算机多道脉冲分析系统中的数据获取接口    周新志，白荣生，温良弼，黄艳文

多路穆斯堡尔谱数据获取与处理系统    金革,杨衍明

开放式双参数核谱数据获取与处理系统    夏松江

基于苹果-Ⅱ微机的数据获取与处理系统    王纪海

中子多重性测量数据获取软件的开发    贾向军 ,王效忠 ,许小明

多功能网络化核数据获取和处理系统    吴剑峰,许祖润,吴世英

中国数字人虚拟眼的数据获取与研究进展    王博亮;张业;王嘉逊;谢杰镇;方青;吴世辉;

日本卫星JERS-1数据获取技术系统    张建国;

机载LiDAR系统在道路勘测中的数据获取及应用    骆云飞;王书民;

外热式等离子体实验装置数据获取和处理系统    刘广栋;安琪;刘树彬;

基于LabVIEW的谱数据获取软件设计    杨文静;房宗良;李莉;胡洁微;文其林;

XYH-86小面积X荧光涂层测厚仪的数据获取和处理    林金锌;朱节清;顾连学;乐安全;

从数据获取与更新到智慧服务    范京生

关于开展地理国情监测工作的几点思考    国家测绘地理信息局重庆测绘院 王冬滨

构建“智慧广州”又添新技术    记者 祝桂峰 通讯员 张荣

系统控制和数据获取技术在美国哥伦比亚灌区的应用    童国庆

Deep Web数据获取问题研究    闫中敏

跨语言社会舆情分析的数据获取技术研究    亚森·伊斯马伊力

基于FPGA硬件算法的核能谱数据获取研究    陈加洋

团簇特性研究中的多通道实时数据获取和调控    袁学东

网络化、多功能核数据获取和处理系统    吴剑峰

气体中子探测器数据获取与分析软件研制    赵东旭

增量式Deep Web数据获取技术研究    卓林

面向特定领域的Deep Web数据获取技术研究    郭建兵

基于C2C网站信誉研究的网络数据获取与实现    张哲冰

产品检验数据获取、表达及分析技术研究与实现    何家兵

基于FPGA的数据获取电路的研究    张丽丽