基于數(shù)字高斯成形技術(shù)的X熒光譜儀的研制.pdf

1、核分析技術(shù)具有高精度、高靈敏度、微量元素等特點(diǎn),能夠提供其他檢測手段所不能提供的信息,為多種學(xué)科的基礎(chǔ)研究提供了靈敏而精確的實驗方法和分析手段。因此,核儀器的發(fā)展一直受到人們廣泛關(guān)注。20世紀(jì)90年代以來,隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展及其在核分析儀器中的應(yīng)用,數(shù)字化已成為核分析儀器發(fā)展的主要方向。核分析儀器數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)字脈沖成形技術(shù),已成為近年來核信號處理最為活躍的研究領(lǐng)域。數(shù)字化脈沖成形不僅可代替復(fù)雜的模擬濾波成形電路,提高系統(tǒng)穩(wěn)定

2、性,而且還能改善系統(tǒng)靈活性和自適應(yīng)性。
　　 如果核分析儀器中探測器產(chǎn)生的電荷被瞬時收集,則探測器和電荷靈敏前置放大器系統(tǒng)的輸出信號可描述為基于一個時間常數(shù)的指數(shù)衰減信號。而高斯波形的脈沖信號在提高信號噪聲比、減小彈道虧損等方面具有良好的綜合表現(xiàn)。因此,為了提高分析儀器的綜合性能,脈沖成形單元需要將指數(shù)衰減信號濾波變換為高斯波形信號?，F(xiàn)有的基于分立元件設(shè)計的模擬成形技術(shù),在工作穩(wěn)定性、測量一致性、參數(shù)通用性和后期維護(hù)性等方面存在

3、著諸多缺陷。此外,真正的高斯脈沖成形具有反因果部分,模擬系統(tǒng)難以實現(xiàn)。
　　 論文瞄準(zhǔn)核分析儀器數(shù)字化的迫切需要,從精密信號放大、高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)字脈沖處理技術(shù)以及硬件描述語言等脈沖成形的關(guān)鍵技術(shù)入手,提出了一種新的高斯脈沖數(shù)字成形方法,并以FPGA為硬件平臺完成了硬件實現(xiàn),最后以此為基礎(chǔ)研制了數(shù)字X熒光譜儀系統(tǒng)。
　　 sallen-Key濾波器(以下簡稱S-K濾波器)是一種常用的有源濾波電路,具有高通S-K濾波器和低

4、通S-K濾波器2種形式。由于采用了正反饋控制,S-K濾波器具有較大的品質(zhì)因數(shù)。將其應(yīng)用于指數(shù)衰減信號的成形,可以在較少的級數(shù)下得到高斯波形。脈沖成形以S-K濾波器為理論基礎(chǔ),將濾波器傳遞函數(shù)改進(jìn)為離散化處理,從而脈沖信號的數(shù)字成形。數(shù)字x熒光譜儀系統(tǒng)以Actel公司ProAsIC3系列FPGA芯片為核心平臺,配備相應(yīng)的輔助電路,可以獨(dú)立完成脈沖信號的采集、成形、甄別、存儲和傳輸?shù)冗^程。
　　 性能測試及初步實驗表明,論文涉及軟硬