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。     

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。     

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。     

基于FPGA的数字核谱仪中高速数字采集技术研究

数字核谱仪的高速实时数据采集能够对数字核谱仪中关键算法的调试起到关键作用。本设计以ALTERA公司的EP2C8T144C6现场可编程门阵列与高速USB数据采集芯片FT2232H为核心,设计并制作了USB高速数据采集系统,可以实现USB接口高速数据传输。核谱仪采集到的信号送入到FPGA中,经过内部FIFO存储器的缓存及算法处理,最后通过USB控制器将信号传输到计算机中,存储并显示出来。设计实现了28MByte/s以上的数据传输率,具有数据传输速度快,准确性高的特点,为进一步实现数字核谱仪高速信号采集奠定了基础。     

核脉冲计数数据采集系统研制

为满足核辐射探测器输出脉冲信号数据采集的需求,基于西门子PLC(S7-200)高速计数器HC4、HC5,研发了核脉冲计数数据采集系统。根据S7-200内嵌高速计数器原理,设计了周期脉冲计数数据采集实验,实验发现符合TTL标准的脉冲信号并不一定能被PLC高速计数器正确进行计数率测量。为此特别设计的甄别电路,满足了核辐射探测器输出信号经过放大器与甄别电路后转换为适合S7-200高速计数器HC4和HC5的输入信号。此外利用S7-200丰富的指令系统,执行核脉冲计数率连续测量和数据处理,并通过文本显示单元完成系统数据实时显示,实现了对核脉冲计数数据采集。     

基于SOPC架构的脉冲磁场数据采集系统

提出了一种嵌入式高速高精度脉冲磁场数据采集系统的设计方案,基于先进SOPC技术,在FPGA中嵌入了32位Nios Ⅱ软核系统,实现脉冲磁场信号的采集、处理、存储、传输等功能.该系统具有设计灵活、数据处理速度快、精度高和扩展性好等优点.     

堆外探测器故障诊断装置设计

设计了一种便于携带的核电堆外探测器故障诊断装置。该装置主要由脉冲放大模块、电流采集模块、正负高压模块与数字处理模块组成。该装置可对涂硼正比计数管的脉冲信号进行放大调理,然后通过高速ADC采集与上位机实现对脉冲信号的波形分析;还可对补偿电离室与非补偿电离室的电流信号进行I/V转换与数字化处理,然后通过上位机实现对电流数据的分析。通过测试验证了装置在脉冲波形分析和电流数据分析的最终效果,满足核电厂工程检修应用的要求。     

一种仿核脉冲随机信号发生器的设计与实现

针对模拟核信号发生装置的研究,本文提出了一种高精度、高灵活度的信号发生器的研制思路。利用Matlab可以便携地实现核信号的数字模拟,保证核脉冲信号的时间特性、幅度特性和脉冲形状特性。由Lab VIEW设计的上位机软件可以提供较好交互方式,便于灵活地调节发生器的各项参数,并进行相应的谱数据分析及显示。硬件电路主要由MCU、FPGA、SRAM、10 bit高速DAC、低通滤波及放大电路构成。初步的测试结果表明:该信号发生器满足核信号在时间间隔和幅值的随机分布特性,能量范围及计数率可调,谱数据的统计分析,高精度的信号输出,为仿核信号发生器的研制与改进提供了思路。     

基于Multisim的核信号仿真与高斯成形研究

核信号的仿真与处理对核电子学电路的研究与核仪器的研发工作具有重要意义。在Multisim平台上通过对电压脉冲信号源与电流脉冲信号源的处理,模拟产生核脉冲信号,再设计相应的CR-(RC)~m与多级Sallen-Key电路,对模拟产生的核脉冲信号采用上述设计的电路实现其高斯成形。通过改变电路设计的参数,输出CR-(RC)~2、CR-(RC)~3,两级与四级Sallen-Key电路的高斯成形,通过与理论研究相比较,表明该研究取得较满意的效果,对核电子学电路设计、核仪器研发、与核信号处理具有一定的指导意义。     

基于ARM7S3C44B0X01的数据采集系统的设计与实现

本文对一套基于ARM的嵌入式数据采集系统的设计与实现作了介绍,该数据采集系统不仅能作用于温湿度等常规信号,而且能对核脉冲等快速变化的信号进行采集和处理.系统以S3C44BOX01为核心控制单元,加上ADS774的模数(A/D)转换功能,能够保持在较低功耗下实现对外来信号进行快速精确地获取.     

环境辐射监测数字伽玛谱仪设计

本文介绍了一种环境辐射监测数字伽玛谱仪设计方案。本设计采用Na I(Tl)探测器对伽玛射线进行探测,由FPGA控制可编程增益放大器对核脉冲信号进行调节,以适合后续模数转换输入要求。由FPGA控制高速模数转换器AD9235对核脉冲信号进行模数转换,然后采用海明窗低通FIR数字滤波器对数字核脉冲信号进行滤波,滤除高频噪声。本设计采用TMS320C6713对数字核脉冲信号进行梯形成形,改善弹道亏损和脉冲堆积,最后对其进行幅值判断形成能谱。谱仪经刻度后,不仅可以获得现场辐射计数总量还可以获取现场能谱对核素进行初步判别,这对于工业环境辐射监测非常有意义。本设计具有体积小、设计灵活、可扩展性好等特点,非常适合现场环境辐射监测。     

基于FPGA的高速核信号采集系统设计

描述了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的高速核信号采集系统的设计方案.FPGA作为控制核心,实现对高速Analog - to - Digital Converter(ADC)和Universal Serial Bus( USB)的逻辑控制和数字信号的采样、滤波、甄别、存储、传输处理,并使用异步First In First Out(FIFO)实现ADC数据采集模块和USB数据传输模块2个不同时钟域之间的数据传输,提高数据的吞吐率.最后利用上位机软件进行数据处理和绘图显示.测试结果表明,该系统能够实现核信号的实时、高效采集.     

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。     

数字核信号处理平台设计

介绍了基于Flask框架的数字核信号处理平台设计。该平台对单个采集任务上传的数字核信号进行实时滤波,获取能谱和脉冲计数,任务完成后原始核信号数据以数据包保存于服务端。该平台还对数据包里的原始数据使用平台提供的滤波、去堆积、获取能谱和脉冲计数等算法程序进行综合分析。同时也开发了一套基于网页技术的人机交互界面,可以让用户与服务端友好地交互。     

基于FPGA的数字核信号处理系统的研究

核能谱是核物理研究、射线探测和核技术应用领域中获取的重要信息,对其测量技术的改进一直为热点研究问题。论文基于FPGA设计一套数字核信号处理系统,对高速ADC采样后的数字核信号通过FPGA控制的高速USB接口电路,直接传送给计算机的测试平台以实现核信号的离线处理,同时该数字核信号在FPGA中实现其滤波成形、堆积识别,基线恢复等功能,得到的能谱通过USB接口传送给计算机。通过测试,系统既能实现原始核信号的传输与保存,又能实现数字核信号的在线处理。     

基于千兆以太网的多通道高速数据采集系统

为了快速检测核燃料棒的质量是否存在缺陷,设计了一种集ARM、FPGA和千兆以太网通信于一体的多通道高速数据采集系统。该系统并行采集16路脉冲信号,使用FPGA对脉冲信号定时计数,使用ARM作为采集板卡的主控芯片来控制各个模块之间协调运行,板卡与远端计算机之间通过千兆以太网实现数据传输和控制。信号采集实验表明:该系统能够并行采集工作频率50 MHz、计数定时范围为100μs~30 s的多路脉冲信号,实现基于千兆以太网的数据传输和板卡的运行控制,满足设计要求。     

高速数字多道能谱技术研究

数字信号处理技术在核测量领域的广泛应用,极大地提高了核能谱测量的精确度和灵活性。我们的高速数字多道使用了一个10位80MSPS的模数转换器,转换后的采样信号噪声比较大,利用一级数字FIR滤波处理单元对信号进行处理,可以使高频采样引入的噪声得到有效滤除,提高信噪比。由于成形参数可调,数字核信号的数字成形处理(梯形成形),在强辐射能谱测量中具有良好的脉冲堆积处理能力。结合FIR滤波和数字成形的高速数字多道能谱系统可以实现核信号能谱的精确测量。     

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。     

核信号的FIR数字滤波模拟计算

通过对模拟核脉冲信号进行离散傅里叶变换,根据得到的频率响应特性,构建最小二乘FIR数字滤波器。运用80MHz高速流水型ADC实时采样的核脉冲信号经过构建FIR滤波器后,噪声得到明显的抑制,输出信号更加平滑,信噪比(SNR)明显提高。采用不同方法对137Cs采样的实时脉冲信号进行滤波处理,其最小二乘FIR滤波器效果最佳。     

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。