低本底伽马能谱仪闪烁探测器的智能化温控系统设计

为了消除环境温度对闪烁体相对光输出影响带来的谱线漂移问题,设计了一种新型智能化温控系统。设计专用循环水路,采用改进的PID控制算法实时调整制冷加热模块输出电流,完成温度采集、控制操作,实现对闪烁体探测器的恒温控制。系统可通过CAN总线或USB接口与主机控制器进行数据交互,兼容现有能谱仪。经试验可知,温控系统温度稳态误差小于0.5℃,核素特征峰基本无漂移,满足稳谱使用要求,具有较高的应用价值。     

基于ARM和FPGA的数字多道分析器研制

多道分析器作为γ能谱测量中不可或缺的组件,其性能直接影响能谱仪分辨率及测量精度,传统的多道分析器多采用模拟电路方法或使用数字采集卡实现。模拟多道对于影响能谱仪性能的成形时间、脉冲通过率及死区时间修正等问题上具有一定的局限性,而这会直接影响能谱分析结果;数字采集卡是实现数字采集的计算机扩展卡,成本较高,不利于市场化推广。数字多道分析器对脉冲信号进行全数字采样,将其转化为数字量,利用数字信号处理方法,通过软件实现,完成整个信号分析处理过程,可极大提高系统稳定性与可靠性,相比于前两种方案,优势明显。设计了一款数字多道分析器,采用ARM处理器+高速ADC+FPGA的硬件方案,主要包括AD采样模块、FPGA数据处理模块和以STM32F4为核心的控制和通信模块。使用数字信号处理方法,编写硬件描述代码实现了脉冲信号滤波成型、幅值提取和基线修正等核脉冲处理的关键算法,最后给出探测器核信号经本文设计的数字多道处理后的γ能谱图。根据国内外研究成果及理论基础,经过深入系统理论分析,方法仿真验证,以及实际调试过程,最终研制出一款可商业化实用、完整且高精度的数字多道分析器,并将其应用在低本底γ能谱仪上,其能量分...     

HD-2010质子旋进磁力仪的研制与应用

简单阐述了HD-2010质子旋进磁力仪测量地磁场的原理、介绍了新一代质子旋进磁力仪的电路和程序设计,通过中国计量科学研究院的计量测试及野外实际应用证明HD-2010质子旋进磁力仪的技术指标达到了国内、外同类仪器水平,验证了仪器设计的可靠性和先进性。     

袖珍式BGO晶体伽马辐射仪的研制

采用一体化理念设计了一款袖珍式伽马辐射仪,外壳采用ABS （苯乙烯、丁二烯、丙烯腈三元共聚物树脂）加PC （聚碳酸酯）材料组成,整机轻盈便携,通过TYPE-C标准接口兼顾数据通信和充电功能。介绍了仪器探测器选型和设计、主控系统设计和外围功能模块设计。通过高精度高阻抗运放和极零相消电路增强了信号输入响应,提高了信噪比。采用单节26650型钴酸锂电池为系统供电,通过设计高精度电压检测电路和延迟保护电路,实现电池充电回路或放电回路的正常运转,使得仪器可以连续工作48 h。仪器采用BGO晶体+SiPM组合作为辐射探测器,具有体积小、功耗低和探测效率高的特点,可应用于多个领域辐射探测。通过用计量站标准体源模型标定,仪器主要技术指标完全符合JJG （军工） 29—2012检定规程要求。     

便携式仪器锂电池管理系统的设计与研制

锂电池组管理系统是保证地质勘查、辐射监测中便携式仪器安全、可靠运行的关键。为延长电池使用寿命,准确掌握电池工作状态,设计了一种基于Bq40z50-R1电源芯片的锂电池组管理系统。该系统具有充放电状态自动切换、过充保护、电池耗尽保护、最大充电电流限制、温度保护等功能,同时可进行电池均衡及剩余容量估算。经试验测试,系统容量估算最大相对误差为2.64%,其它保护特性满足要求。该系统可为便携式仪器电源管理设计提供参考。     

基于SiPM的硫化锌闪烁探测器设计与研制

基于SiPM的优良性能和特征,以SiPM和硫化锌闪烁瓶组合探测方式设计探测器。该探测器包括前端信号探测与采集电路和温度控制系统。信号探测与采集电路以交流耦合方式设计前置放大电路,经单道脉冲幅值甄别电路输出计数脉冲用于放射性含量计算。温度控制系统依据分布式测温模块反馈结果,配合模糊PID算法调节半导体制冷器输出功率,实现探测器实时温度调控。实验结果表明,在温度控制系统作用下,当环境温度为40℃时探测器的探测效率由80%提升至94%,其稳定工作的动态温度范围由(-15～30)℃扩展到(-15～40)℃,基本满足野外实际环境的应用需求。