基于盲反卷积算法的核能谱获取系统

【摘要】：核能谱获取系统是核物理实验装置中最主要的部分之一,它的精确度影响了后续的实验进程。本文将盲目反卷积算法引入到核能谱的测量中,并设计了整套的数据获取和处理系统。系统采用基于SOPC嵌入式FPGA为主控制器,用高速ADC对核信号进行连续采样,并用USB2.0接口将数据快速传输到PC机LabVIEW程序中,进行在线的处理和显示。结果表明该算法可有效去除核脉冲信号的堆积,并且能恢复基线,从而还原真实的核脉冲信号,整个体统具有传输速度快、在线处理和显示等优点。 第一章绪论部分介绍本文选题的依据和研究意义,阐述当前的各种核能谱获取的方法及它们的优缺点。第二章系统设计原理部分,介绍基于盲反卷积算法核能谱获取系统的设计思路以及盲反卷积算法的原理。第三章硬件设计部分介绍系统各个硬件的选型,硬件的连接等。第四章软件设计部分介绍系统所需的软件编程程序,包括FGPA的代码,USB的固件和上位机LabVIEW的程序编写。第五章仿真部分验证盲目反卷积算法在核能谱获取系统中的可行性及其效果。第六章实验部分将采集信号发生器产生的信号,验证盲目反卷积算法的效果。第七章总结和展望部分论述本设计的核能谱获取系统的优缺点,从而得到下一步的改进计划。 【关键词】：核脉冲 核能谱 FPGA SOPC USB2.0 LabVIEW 盲目反卷积
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TL817
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-10
• 1.1 选题依据及研究意义7
• 1.2 核能谱研究的现状7-9
• 1.3 反卷积应用现状9-10
• 第二章 系统设计原理10-15
• 2.1 研究内容10-11
• 2.2 系统的算法11-15
• 2.2.1 卷积和反卷积11-12
• 2.2.2 常规反卷积和盲反卷积12
• 2.2.3 将盲反卷积引入核辐射探测12-14
• 2.2.4 盲反卷积算法的MatLab程序代码14-15
• 第三章 硬件设计15-25
• 3.1 ADC芯片AD924815-17
• 3.2 FPGA及其开发板简介17-19
• 3.2.1 FPGA的结构和特点17-18
• 3.2.2 Altera的DE-70开发板介绍18-19
• 33 USB2.0 芯片ISP136219-21
• 3.3.1 USB芯片选择19
• 3.3.2 ISP1362介绍19-21
• 3.3.3 ISP1362的使用21
• 3.4 USB驱动程序设计21-23
• 3.4.1 传统的USB驱动程序解决方案21-22
• 3.4.2 基于NI-VISA和LabVIEW的解决方案22-23
• 3.5 外围显示23-25
• 3.5.1 2x16字符型LCD23
• 3.5.2 7段LED23-25
• 第四章 系统软件设计25-43
• 4.1 Altera FPGA程序开发环境25-29
• 4.1.1 QuartusⅡ介绍25-27
• 4.1.2 SOPC Builder及NiosⅡ IDE介绍27-29
• 4.2 基于SOPC的FPGA代码设计及流程29-39
• 4.2.1 建立QuartusⅡ工程30
• 4.2.2 创建SOPC文件30-33
• 4.2.3 在QuartusⅡ中添加设计33-34
• 4.2.4 建立NiosⅡIDE工程34-39
• 4.3 LabVIEW上位机程序设计39-43
• 4.3.1 LabVIEW的介绍39-40
• 4.3.2 LabVIEW采集处理显示系统设计40-43
• 第五章 仿真43-52
• 5.1 仿核信号的产生43-44
• 5.1.1 探测器输出核信号的特点43
• 5.1.2 电荷灵敏前置放大器的冲击响应43
• 5.1.3 噪声的处理43-44
• 5.2 盲反卷积的仿真44-52
• 5.2.1 堆积的影响44-46
• 5.2.2 基线漂移的影响46-47
• 5.2.3 噪声的影响47-48
• 5.2.4 考虑ADC的分辨率和采样率对盲反卷积的影响48-52
• 第六章 实验结果和数据分析52-55
• 6.1 实验准备52-53
• 6.2 实验数据及分析53-55
• 第七章 总结与展望55-57
• 7.1 论文总结55
• 7.2 后续展望55-57
• 参考文献57-58
• 在学期间的研究成果58-59
• 致谢59

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