多道脉冲幅度分析仪.ppt

题目研究背景及意义 核能谱测量技术是一门综合性很强新兴技术，综合了电子技术、核探测技术、计算机技术等多个学科。目前，它已经成为物质成分分析的重要手段之一，在医学、地质学、生物学、环境学、化学、考古学等学科扮演愈来愈重要的角色。 设计报告要求 “多道脉冲幅度分析仪的设计与实现”研究背景与意义 题目研究背景及意义 在核辐射测量中，入射粒子的能量和核探测器输出的脉冲信号幅度成正比，通过测量脉冲信号的幅度就能够分析出辐射能量。因此，在核能量测量中脉冲幅度测量技术非常重要的课题。 题目研究背景及意义 能谱的获取、分析也是核分析方法中最重要的手段之一，通过对辐射源能谱的获取和分析可以直接或间接地得到辐射物质的结构、组成元素的种类以及含量等重要信息。 题目研究背景及意义 然而，传统的获取能谱的核谱仪，主要是以电子学器件对核信号进行放大成形、基线恢复、堆积判弃和脉冲信号峰值保持为特点的模拟核谱仪。近年来，高速、高分辨率的模数转换器件、各种数字化器件迅猛发展。为新一代数字化系统的诞生奠定了坚实的基础，以数字信号处理器对多道脉冲幅度进行提取和分析为特点的数字化核谱仪成为了可能. 数字核谱仪的优点 理想性。不同信号的探测器输出核信息是不同的，但是同一种型号的核探测器输出的核信息特征是已知的，通过适当的数字信号处理后，可以从采集到的数字核信号滤除带有的噪声提取出较理想的核信息。 数字核谱仪的优点 灵活性。在模拟核谱仪电子系统中，信号处理是由不同的硬件来完成，而在数字核谱仪系统中，可以通过较少的必要硬件配合信号处理软件，实现各种功能和任务。同时在测量过程中可根据被测对象、测量目的、探测器的不同，方便快速地改变数字处理算法，满足新的测量要求。使得系统的适应性显著提高。 数字核谱仪的优点 优越性。为了实现核信号的最优化处理，数字式多道脉冲幅度分析仪器可以根据探测信号的不一样而选择不一样的处理算法。从而能准确地提取核信息。 数字核谱仪的优点 稳定性。在数字核谱仪系统中，用数字信号处理算法实现信号处理，不会随着环境（如温度等）的变化、器件的老化而改变其稳定性，而模拟核谱仪系统中所用电学器件较多，受环境的影响大，不稳定。 数字核谱仪的优点 抗干扰性。数字化的核信息在传输、处理过程中不会因为外界环境影响而引入额外的噪声与干扰。 更多功能的实现。由于数字信号处理器不断的发展，其计算、处理、存储能力会更加强大，那么就可以对核信息进行多参数提取。 国内外发展现状 国外的数字核谱仪早在 20 世纪 90 年代末已经商业化了，然而我国的数字核谱仪的研制和应用仍处于初级阶段。 国内外发展现状 早在 1973 年，荷兰 Philip 实验室的 H.KOENAN 等人采用数字滤波器对核信号进行处理。设计了横向数字滤波器，将核信号成形为梯形脉冲，并且设计了一套基于数字滤波器的 X 射线能谱测量系统。但是鉴于当时硬件水平的限制，系统结构复杂、功耗大、成本高。同时由于当时的 ADC 器件的局限，系统的死时间相当大。所以，该数字式核能谱测量系统不论在性能、结构方面都没能超越当时的模拟式系统。但是，具有重大意义的是，它证明了数字化核测量系统的可行性，为后来的数字化核仪器的发展提供了有利的依据。 国内外发展现状 到 20 世纪 90 年代早期， ADC器件、可编程逻辑器件、DSP 技术迅猛发展，核信号数字处理技术的研究再次活跃起来， XIA、ORTEC、CANBERRA 和 Amptek 等公司都对数字多道分析仪的实际应用做了大量研究。从 1997 年的第一批数字式多道分析仪产品面向商业化，到目前己经推出了多套同功能产品，而且其指标逐步提高 国内外发展现状 国内目前还没有成形的，面向商业的数字式核能谱测量产品，但是一些大学和科研机构对数字式能谱测量仪的研制也进行深入研究。四川大学物理科学与技术学院在 ADC 前端的滤波成形、脉冲成形、数字核能谱获取等方面有相关文献报告；清华大学工程物理系也在这些技术上进行了深入研究；第二炮兵工程学院对辐射信号的数字分析、脉冲堆积判别、基线估计等方面做了相关的研究。成都理工大学核技术与自动化工程学院采用曲线拟合等方法对数字核信号进行处理，并研制了基于 FPGA 的数字核谱仪。 设计报告要求 “多道脉冲幅度分析仪的设计与实现”研究内容 研究内容 本课题的研究任务是设计一套多道脉冲幅度分析仪，根据核辐射能量的强弱与转换的电压脉冲信号的最大幅度成正比的原理，通过对电压脉冲信号的获取与处理实现核辐射能谱测量。对核探测器输出信号先进行模拟处理，成形为满足高计数采样的高斯型波形。然后数字化并进行寻峰处理、峰值计数、多道存储，最终得到其能量谱，将能量谱数据传输到PC上位机实现能谱分析，能谱分析主要针对能量谱的最高峰，重点区总和，重点区净面积，各通道能量大小