基于DSP技术的核能谱测量系统的设计

【摘要】： 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的三角波和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。 【关键词】：DSP 数据采集 USB 能谱分析软件
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TL81
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-14
• 1.1 选题依据10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 智能核仪器的发展现状11-12
• 1.3.2 DSP 技术的发展现状12-13
• 1.4 研究内容13-14
• 第2章 系统方案选择14-18
• 2.1 探测器的选择14-15
• 2.2 主放大电路15
• 2.3 多道脉冲幅度分析器15-16
• 2.4 DSP 数据采集系统16
• 2.5 数据接口方式16-17
• 2.6 应用软件17-18
• 第3章 DSP 微处理器18-23
• 3.1 DSP 的主要特点18-19
• 3.2 DSP 的选型19-20
• 3.3 TMS320F2809 芯片介绍20-23
• 第4章 核谱测量系统的硬件设计23-34
• 4.1 主放大电路23
• 4.2 多道脉冲幅度分析器23-24
• 4.3 DSP 的核心电路设计24-32
• 4.3.1 ADC 电路设计24-27
• 4.3.2 电源电路27-28
• 4.3.3 时钟电路28-29
• 4.3.4 复位电路29-30
• 4.3.5 RS232C 接口设计30-32
• 4.4 USB 接口电路设计32-34
• 4.4.1 FT245BM 芯片简介32-33
• 4.4.2 USB 接口的硬件设计33-34
• 第5章 核谱测量系统的软件设计34-50
• 5.1 DSP 开发环境34-35
• 5.2 应用软件开发平台35-36
• 5.3 DSP 程序设计36-47
• 5.3.1 编程语言的选择36-37
• 5.3.2 系统初始化程序设计37-39
• 5.3.3 A/D 转换程序设计39-41
• 5.3.4 DSP 图形窗口显示41-43
• 5.3.5 Flash 程序的烧写43-45
• 5.3.6 USB 通信程序设计45-47
• 5.4 应用软件设计47-50
• 5.4.1 通讯参数的设定47-48
• 5.4.2 能谱显示及分析48
• 5.4.3 文件操作48-50
• 第6章 系统调试50-53
• 6.1 ADC 性能测试50-51
• 6.2 实际测量51-53
• 结论53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57
• 攻读学位期间取得学术成果57

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