航空γ能譜系統(tǒng)中自動穩(wěn)譜的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、航空γ能譜儀已經(jīng)在礦產(chǎn)普查、環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測與評價(jià)、基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查研究、核事故應(yīng)急監(jiān)測和尋找丟失的輻射源等各個(gè)領(lǐng)域展開了應(yīng)用，并且取得了重大的成就。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，航空γ能譜儀應(yīng)用的研究越來越深入，必將發(fā)揮更大的作用。
　　 課題來源于國家863 計(jì)劃重大項(xiàng)目―航空伽瑪能譜勘查系統(tǒng)研發(fā)‖課題（項(xiàng)目編號：2006AA06A207），主要研究航空γ能譜儀中自動穩(wěn)譜的方法。針對航空能譜儀譜線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選定了航空γ能譜數(shù)據(jù)中不容易

2、受到影響的峰作為參考峰，采用數(shù)控增益放大器以及數(shù)字能譜技術(shù)保證了硬件的穩(wěn)定性，應(yīng)用了峰位的計(jì)算與先進(jìn)算法相結(jié)合的方式來調(diào)節(jié)增益。該論文中設(shè)計(jì)了三種算法，其中有基于卡爾曼濾波器的穩(wěn)譜方法，基于逐次逼近算法的穩(wěn)譜方法，以及基于多參考峰的PID 穩(wěn)譜方法。
　　 論文分析了能譜儀的譜線的特征，并且總結(jié)了譜漂產(chǎn)生的主要原因以及穩(wěn)譜方法。在此基礎(chǔ)上，分析了航空γ能譜儀系統(tǒng)在非穩(wěn)譜狀態(tài)下，譜漂與工作時(shí)間的關(guān)系。按照參考峰的選擇，譜漂的計(jì)算，

3、參數(shù)的校正幾個(gè)方面對現(xiàn)有的幾種穩(wěn)譜方式進(jìn)行了闡述。
　　 在硬件部分，本文重點(diǎn)介紹了航空能譜儀系統(tǒng)硬件的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其中有以乘法器AD734 為核心的數(shù)控增益放大器的設(shè)計(jì)，以高速ADC、CPLD 以及主控器STM32 構(gòu)成的能譜數(shù)字化處理部分。
　　 在軟件部分，根據(jù)航空γ能譜儀譜線的特征，選定了K(1.46 MeV)，Th（2.62MeV）和U（1.76 MeV）三個(gè)特征峰作為參考峰的，采用計(jì)算峰位與設(shè)定的峰位之間的

4、差值來調(diào)節(jié)能譜儀的數(shù)控增益放大器的放大倍數(shù)的基本思路。在論文中，介紹了基于卡爾曼濾波航空能譜儀的單峰穩(wěn)譜的基本思路和現(xiàn)實(shí)方法。針對不足之處，采用了逐次逼近的算法對參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了獲得更好的穩(wěn)譜效果，在設(shè)定的多個(gè)參考峰的前提下，采用數(shù)字PID 算法來調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，獲得了良好的效果。
　　 航空γ能譜系統(tǒng)已經(jīng)完成。論文簡述了在多種環(huán)境下的測試方法和取得的相應(yīng)的數(shù)據(jù)，用于對相應(yīng)算法所獲得的指標(biāo)進(jìn)行簡要的分析。
　　 本文主要

5、取得了以下幾點(diǎn)成果：
　　 （1）航空γ能譜儀進(jìn)行了穩(wěn)定性測試，在非穩(wěn)譜狀態(tài)下，獲取了工作時(shí)間與AGS-863 航空γ能譜儀譜漂之間的關(guān)系，為進(jìn)一步研究航空γ能譜儀的譜漂校正打下良好的基礎(chǔ)。
　　 （2）按照航空γ能譜儀穩(wěn)譜的方法，將穩(wěn)譜分為幾個(gè)部分，總結(jié)了現(xiàn)在的幾種方式，并且比較了這幾種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 （3）按照航空能譜儀的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了―軟件+硬件+特征峰‖的結(jié)構(gòu)，采用了數(shù)控增益放大器和多道數(shù)字能譜分

6、析器來減少航空γ能譜儀中電子元器件的影響。
　　 （4）在硬件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了多種算法來調(diào)節(jié)譜漂，通過測試表明，基于卡爾曼濾波的單峰穩(wěn)譜方法在靜止條件下效果良好，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，以外加的Cs-137 作為參考峰時(shí)，能譜儀的峰位在±2（1024 道）道的范圍內(nèi)，在車載條件下，效果不是很理想。在該穩(wěn)譜方式基礎(chǔ)上，以峰面積法求峰位，采用逐次逼近算法調(diào)節(jié)參數(shù)，在實(shí)驗(yàn)室條件和車載實(shí)驗(yàn)中都獲得了±1 道（256 道）。為了加快譜漂調(diào)節(jié)的速度