质子治疗电离室剂量读出电子学研制

中国原子能科学研究院正在研制一套用于质子治疗的治疗头设备,为了实现束流剂量的测量,研制了一套剂量读出电子学装置,用于实现电离室剂量信号读取和测试。该电子学通过IVC102精密低噪声积分器实现电荷的积分放大,DSP56F82控制ADC实现数据的采集并处理,装置采用Modbus通信协议实现和上位机间的通信。同时设计了固定电荷发生器,利用其产生固定电荷量,用于对该电荷测量装置进行试验测试。结果表明,该装置在20 pC~2 μC电荷测量范围内的最大相对误差在0?62%以内,满足了设计需求。     

基于Flash ADC的闪烁探测信号测量装置研制

介绍了一种基于Flash ADC和FPGA的探测器信号测量装置,此装置基于高速ADC对信号波形进行数字化采样,通过FPGA逻辑对波形进行缓冲存储和数字化分析,获得探测信号的幅度、时间、脉冲形状等信息,应用USB接口或光纤接口实现与计算机的数据通讯。该装置可实现对多种常规探测器输出信号进行采集,并实现脉冲形状分析功能。文中首先对装置的硬件组成和软件设计进行了详细描述,之后给出了测量装置实物照片,并通过一个测试实例展示了它的脉冲信号测量和波形甄别功能。     

基于USB和FPGA的多功能数据采集系统

设计并实现了一种基于USB接口的多功能数据采集系统。该系统支持4路模拟信号输入,通过高速ADC进行采样,数字化后的数据由FPGA进行处理,可实现波形采样、脉冲计数、多道脉冲幅度分析、电荷分配法信号读出等功能。下位机硬件和PC通过USB接口通信,上位机软件采用Labview编写,负责初始化硬件以及参数配置,读取采集数据并进行数据在线处理以及结果的实时显示。     

用于可编程脉冲电源的新型波形发生器及显示器研究

针对中国散裂中子源(CSNS)工程快循环同步加速器(RCS)注入系统涂抹凸轨磁铁脉冲电源的需求,设计了一种采用FPGA+DSP结构的高速数字采集与处理系统实现可编程脉冲电源给定波形的产生与输出电流的探测显示。通过研究DSP与上位机基于UDP协议的千兆以太网通讯、DSP与FPGA间高速串行接口技术的数据传输方式,使电源实现了在线实时输出任意波形脉冲电流和显示电源的输出电流波形,为任意波形发生器及显示器的设计提供了新方法。     

基于盲目反卷积算法的核脉冲信号处理

提出一种新的核脉冲信号测量分析方法,采用盲目反卷积算法,在线去除采集信号的堆积,恢复基线,还原核脉冲信号。系统采用FPGA控制高速ADC对核辐射信号连续采样,上位机通过USB2.0通讯,采用具有高速传输特性的Slave FIFO模式实现数据实时采集,利用NI LabVIEW软件平台实现算法处理与显示。结果表明,该方法具有传输速度快、能实时测量与显示等优点。     

嵌入式数字滤波器在线处理脉冲堆测量脉冲波形信号

脉冲波形信号是脉冲堆特性的反应,实际测量中易混杂大量噪声干扰信号。脉冲波形信号的在线滤波与提取对于脉冲参数的计算及脉冲堆性能研究具有重要意义。文中对脉冲波形信号进行理论分析,运用数字信号处理技术,提出滤波器的设计指标,设计基于有限冲击响应(FIR)的嵌入式数字滤波器,并将其应用于在线测量装置中。实验结果表明:该嵌入式数字滤波器可以有效滤除噪声干扰信号,实现脉冲波形信号实时在线提取与处理,有利于脉冲参数的计算。     

长时间电流积分数字仪的设计

本文介绍的长时间电流积分数字仪,是用电流-频率(I-F)转换电路将微弱电流转换成脉冲信号,结合后级脉冲计数器及处理控制电路,实现对10pA-10μA量级输入电流的长时间测量。该仪器可用于电离室、法拉第筒等输出电流或电荷的测量,测量时间范围1s-192h。该电路的设计实现,为长时间测量电流或电荷,并进行束流监测提供了一种可行、通用、高性价比的好方法。     

一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路

一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路，涉及辐射检测技术领域。本发明方法的步骤为：将加速器的束流脉冲经过穿透电离室，穿透电离室输出的电流脉冲经低噪声电荷灵敏前置放大器进行积分放大，转换为电压脉冲。电压脉冲经CR-RC有源滤波成形电路滤波得到成形脉冲。峰位自检测电路定位成形脉冲的峰位，并产生采样／保持控制信号送到峰展宽电路。峰展宽电路通过采样／保持控制信号实现对成形脉冲的展宽并由缓冲级电路输出。输出的脉冲信号经A／D转换后由数据采集电路采集，得到加速器单脉冲剂量变化的信息。本发明的使用不因被检物体的位置而受影响，同时具有统计涨落小、监测准确的优点。     

基于以太网传输的高速32通道数据采集系统

本文介绍了一种基于以太网传输的32路高速数据采集系统,该系统主要用于核燃料棒质量检测中,可以对核燃料棒检测传感器发送的数据进行采集和分析。该系统包括数据接收模块、系统控制模块、网络通信模块和上位机数据分析控制软件四个部分。系统使用FPGA来进行数据的接收和计数,使用ARM作为整个系统的主控芯片来控制各个模块之间协调运行,同时利用ARM对数据进行组包并将组包后的数据通过以太网传输到上位机,最后由上位机对数据采集装置上传的数据进行接收和处理。经测试证明系统工作稳定,可以达到工业检测要求。     

磁质谱仪离子收集器数字化读出系统的研制

研制了一个用于磁质谱仪法拉第筒阵列离子收集器的高精度数字化读出系统，实现对离子束中离子成分的分析与诊断。数字化读出系统由前端处理电路和数据获取模块组成，前端处理电路采用门控积分器将418通道微弱电荷信号转换为电压信号，数据获取模块将电压信号数字化后，通过以太网接口将数据上传到远程上位机。该读出系统实现了电荷范围为0.1~120 pC的数字化读出，非线性误差小于1.95%（全量程）。现场应用测试结果表明，该数字化读出系统完全满足实验需求。该系统还可广泛用于核物理实验和加速器系统中微弱电流或电荷信号的测量。     

基于多路电荷灵敏前置放大器构建多路剂量测量系统

针对多路空气电离室剂量探测器输出信号的特点和测量需求,利用一种多路电荷灵敏积分型前置放大器专用器件(ASIC),实现了1 024路空气电离室剂量探测器的微小电流信号的同步放大、处理和采集。在6 MV(30 MU/min)医用加速器下,进行了实验测试,10 ms积分时间内,电荷量约为0.15 p C,测量灵敏度约为3 n C/Gy。结果表明,利用该种前置放大器构建的测量系统,其量程和积分时间等参数满足测量需要,可在该剂量测量系统中应用。     

一种快速准确有效的面积谱获取方法

在脉冲辐射测量中,为了获取精确的辐射脉冲面积谱需要完整的脉冲信号信息,针对普通数字化多道无法实现直接对辐射探测器输出的脉冲信号进行完整采集,介绍了一种快速准确有效的辐射脉冲信号面积谱获取方法。通过结合高采样高带宽率数字示波器和仪器远程控制、数据采集处理上位机软件,可实现对高计数率、高宽带的脉冲信号实现自动采集,并利用软件批处理的方式实现数据的重建和面积信息获取,最后完成脉冲信号面积谱的自动统计生成,可大大提高辐射脉冲测量工作的效率。     

基于FPGA的核信号高速采集系统设计

低速核采集系统无法满足高精度能谱测量对核信号采集的要求。设计制作了由前端电路、高速ADC、FPGA和微控制器组成的高速采集系统。高速ADC实现核信号的最高100 MSPS离散化操作,FPGA处理实现数字核信号的高速接收、存储,并响应上位机的操作命令,实现核数据的发送等操作。通过对FPGA的静态时序分析和实时核信号的采集测试表明:该采集系统具有实时核信号的高速采集能力,可应用于高精度能谱测量场合。     

数字化PWM技术在电流传感器中的运用

提出了利用DSP实现PID控制,结合DSP芯片内部定时器模块产生PWM信号,最后由该信号通过反馈电路产生相应的补偿电流,根据被测电流与补偿电流的安匝比关系即可得到待测电流值。经过实验测试,该设计可用于交直流信号测量。研究证明,该技术使新型电流传感器具有高稳定性。     

CSNS束流损失监测系统前端模拟电路设计

中国散裂中子源(CSNS)束流损失监测系统利用气体电离室来探测束流损失,电离室输出信号需在前端模拟电路中进行信号处理。本工作自主设计开发了束流损失测量系统前端模拟电路,采用跨导放大的方式实现了低重复频率、低占空比、弱电离室信号的电流 电压（I-V）变换测量。同时,电路还实现了对较大束流损失的快速响应,保障加速器设备的安全运行。联机测试结果表明,该电路满足系统要求。     

常压空气网栅脉冲电离室测氡仪的研制

针对空气中氡的危害性问题,设计出常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪,可以快速有效测量出空气中氡含量,确保环境安全性。仪器主要包括常压空气网栅脉冲电离室,信号放大与甄别和单片机系统。信号放大部分采用高阻抗低噪声集成场效应管放大集成电路取代场效应管放大,大幅提高了仪器的抗干扰能力和稳定性。     

基于FPGA的8通道脉冲波形分析器的研制

设计了一个8通道的脉冲波形分析器。此系统以双现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为核心,板载大容量同步双端口随机存取存储器(Random-Access Memory,RAM),并行8通道96 MHz高速采样模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC),能够同时对8路脉冲波形进行采样分析,得到脉冲时间间隔谱、脉冲幅度谱和脉冲宽度谱。该设备ADC以10.4 ns的采样间隔采集脉冲数据,通过通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)2.0与电脑实现数据上传,并借助上位机进行数据的实时显示。该设备已成功运用于硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)卫星高能主探测器的电性测试,并能够广泛适用于核辐射研究领域。     

脉冲X射线波形采集和剂量分析系统电子学设计

介绍了一种脉冲X射线波形采集和剂量分析系统。该系统采用Cs I耦合Si PD探测器,通过FPGA控制高速ADC快速采样脉冲X射线波形,实现在线实时分析X射线波形参数;通过与热释光探测器相互配合,实现单脉冲波形与剂量数值的可靠传递。经试验验证,脉冲X射线波形采集和剂量分析系统能够实现X射线波形的快速采集、实时分析和剂量传递,具有灵敏度高,一致性好等优点。     

基于FPGA+DSP的核信号数字时间谱仪设计

针对核电子学中核脉冲信号的高速实时数字化处理,设计了基于FPGA+DSP的两通道核信号数字时间谱仪。该实验平台基于数字恒比定时(dCFD)原理,采用高速运放和ADC进行模拟信号成型采样,数字信号送入FPGA完成波形判选、数据缓冲、FIR滤波和基线恢复,利用DSP实时信号重构和函数定时,通过USB2.0接口与上位机通信。该系统的主要特点是具有模数电路的高度集成、数字信号的实时运算,接近模拟定时的精度。     

基于FPGA的核信号高速采集系统的设计

对核信号高速采集系统的研究可实现数字核信号处理方法的改进与算法的验证,以及对数字化核能谱测量系统性能指标的提升具有重要意义。研发一套核信号高速采集系统,通过高速ADC将信号调理电路输出核脉冲信号进行采样,同时在FPGA系统中实现FIFO、USB接口传输功能,将采样后的数据经过FIFO缓存,再通过USB接口传送给后续计算机系统进行保存、显示与进一步处理。在搭建的核信号采集系统上进行测试,通过对5、10、20与33.3 MHz采样率下得到的核信号进行分析与讨论,表明该系统可有效地实现核信号的高速采集。