雙能成像系統(tǒng)設(shè)計和物質(zhì)辨識方法研究.pdf

1、雙能X射線理論廣泛應(yīng)用于安檢及工業(yè)物料分揀領(lǐng)域，雙能技術(shù)根據(jù)探測器結(jié)構(gòu)的不同又分為真雙能技術(shù)和偽雙能技術(shù)，偽雙能技術(shù)以其易實現(xiàn)性，在實際中得到更廣泛的應(yīng)用。雖然目前偽雙能理論已經(jīng)日趨成熟，但是國內(nèi)的檢測技術(shù)仍遠遠落后于世界先進水平。當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)場檢測的偽雙能設(shè)備大多從國外引進，大型平板探測器價格昂貴，不利于搬運及安裝，給企業(yè)帶來很大的財力負擔(dān)。計算機技術(shù)的發(fā)展為偽雙能檢測技術(shù)帶來了大的變革，偽雙能X射線數(shù)字成像技術(shù)突破了傳統(tǒng)的膠片生產(chǎn)的弊

2、端，相較于傳統(tǒng)膠片生產(chǎn)工藝，數(shù)字化偽雙能檢測技術(shù)在圖像存儲、處理效率及檢測安全性等方面都有明顯優(yōu)勢。
　　本論文以煤炭分揀需求為背景，旨在建立一個可組裝，易攜帶，遠程操縱的偽雙能數(shù)字化成像系統(tǒng)。本研究詳細介紹了該成像系統(tǒng)的整體方案及軟硬件設(shè)計，并對物質(zhì)辨識算法做了初步研究。
　　本文首先分析了目前幾種常用的X射線檢測技術(shù)的優(yōu)缺點，確定采用偽雙能技術(shù)設(shè)計本系統(tǒng)。針對當(dāng)前偽雙能檢測技術(shù)的弊端提出了數(shù)字化、便攜式、海量遠距離數(shù)據(jù)傳

3、輸?shù)慕鉀Q方案。在以上設(shè)計思路基礎(chǔ)上確定了圖像信號采集前端方案、中央控制單元方案、采集控制及數(shù)據(jù)傳輸方案。其中，圖像信號采集前端由多個特殊結(jié)構(gòu)的偽雙能探測器芯片首尾相連并聯(lián)構(gòu)成，長度可按需要擴展，圖像采集控制及數(shù)據(jù)傳輸由上位機和以太網(wǎng)通信實現(xiàn)。
　　在明確設(shè)計方案基礎(chǔ)上，本設(shè)計選用FPGA作為主控制器搭建硬件平臺。考慮到系統(tǒng)的延展性，整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為電源板、偽雙能探測板及主板三部分，三塊電路板之間通過排線互相通訊。論文詳細介紹

4、了電源模塊、偽雙能探測器模塊、多通道A/D模塊、FPGA最小系統(tǒng)及以太網(wǎng)模塊的硬件電路設(shè)計，并提出了相應(yīng)的硬件抗干擾措施。
　　結(jié)合偽雙能理論及硬件設(shè)計方案，本研究采用Verilog HDL語言，設(shè)計實現(xiàn)了FPGA內(nèi)部各模塊功能，主要包含偽雙能探測器模塊、A/D模塊、雙口RAM模塊、乒乓操作模塊及W5300底層驅(qū)動模塊。在Visual C++開發(fā)環(huán)境下，開發(fā)上位機控制界面，通過網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)對下位機參數(shù)的配置及灰度圖像的實時顯示。M