伽马能谱研究报告.ppt

 耐温：125℃，2小时 耐压：70MPa 测量范围：0.04-3.5Mev 256道脉冲幅度分析：±1道 测量精度 GR：±3% K，U，Th：±4% 辅助参数测量：缆端电压，温度 技术方案 探头选择 根据专家建议或通过对比，探测晶体选择NaI(Tl)或CsI(Tl) 晶体； 选用高温的光电倍增管 选用高温高压模块，保证高压稳定 稳谱方法 采用钾能谱峰稳谱的方法，通过调整高压使得钾40的能谱峰稳定在105±1道，实现全谱的稳定 特点：无需附加额外的能量刻度源，安全环保。 脉冲幅度分析（PHA)电路结构 伽马脉冲预处理 前置放大：将微弱的伽马脉冲信号放大，适应后续A/D转换器的量程，提高测量精度； 防堆叠处理：减小脉冲拖尾时间，防止脉冲拖尾对后续脉冲测量的影响； 基线恢复：消除伽马脉冲信号造成的基线偏移，防止基线漂移对后续脉冲测量的影响； 脉冲处理系列模拟电路均采用Candence公司大型EDA平台PSD（V14.0）的PSpice A/D[4]（V9.21）混合仿真工具进行设计和验证。 峰值保持 采用高速采样保持电路，保证脉冲幅度测量的准确性 根据自然伽马脉冲的特点，优化设计峰位检测电路，保证采集定时精度 高速A/D转换器 在峰值保持电路采集脉冲幅度完成后，在峰位监测电路控制下，实现脉冲幅度的模数转换 A/D转换器采用AD7896SR，该转换器的分辨率为12位，即使考虑了电路噪声的影响，仍可达到256道幅度分析的要求 A/D转换速率3微秒，满足自然伽马脉冲测量要求 基于CPLD的PHA控制器 CPLD功能与开发 跟踪保持电路的控制、ADC启动及数据读出、串并转换、FIFO的写入操作等所有逻辑功能集成在一片2000门CPLD中。 开发工具采用Lattice公司的ispEXPERT[5]软件包，该EDA平台集成了电路图、xHDL（AHDL、VHDL和Verilog）输入和逻辑综合、优化布线、功能及定时仿真、在线编程等全部功能，可以高效率的完成CPLD逻辑设计和仿真。 PHA控制器工作流程 PHA控制器仿真结果 成谱处理 成谱处理采用复杂可编程逻辑器件完成，有效减小电路体积，提高可靠性 通讯接口 通讯接口由数字部分和模拟部分组成 数字部分实现接收命令的解码和发送数据的编码，可以采用目前石油测井中使用较多的曼彻斯特编码，也可以根据系统需要采用其他编码方式，采用CPLD实现，适应能力更强 模拟部分由接收信号恢复电路和发送信号驱动电路组成，分别实现接收信号的滤波、放大、整形，发送信号的功率放大。 编码器功能设计 解码器功能设计 曼彻斯特编码时序仿真 单片机 单片机是仪器的控制核心，管理系统中数据采集和数据传输，采用目前流行的C8051F单片机可以满足系统测量要求。 C8051F单片机具有多种复位方式，可以保证系统具有较强的抗干扰能力，减少死机现象的发生。 辅助参数测量 根据系统要求，可以采集缆端电压和温度等参数，为操作人员提供仪器供电参考和了解电路工作状态。 软件设计 * * 研究目标 脉冲整形 极性转换 前置放大 峰值检测 峰值保持 低门坎检测 控制逻辑 高速ADC FIFO 脉冲输入 系统 总线 低门坎 电平