多部位人体运动轨迹的测量

步态分析是当代生物医学工程的一个重要研究课题。本文介绍了用超声波测距原理来完成步态分析系统中的人体运动时肢体各部位在三维空间的运动轨迹测量,并提出了用数字相关积分相位解调方法,实现多个运动点的空间坐标同时检测。     

基于光纤珐珀结构的耐高温应变传感器研究

为了研制一种适用于反应堆一回路高温环境下机械测量的微型应变传感器,基于光纤珐珀（FP）结构光学原理、解调原理和封装技术研究,提出传感器的热机耦合模型,设计出一种基于光纤FP结构的耐高温应变传感器及其解调系统,并对其在常温空气中和高温中压水环境中进行动态测试。研究和测试结果表明,该高温光纤FP应变传感器及其解调系统能够在高温、中压以及水环境下稳定工作,且应变传感器的测量工作范围为0～4000με,解调系统速度达到5 kHz。本研究设计的高温光纤FP应变传感器及其解调系统能够用于反应堆一回路高温环境下的应变测量,从而为反应堆一回路高温环境下的监测提供了一种有效的监测方法。     

基于I/Q解调原理的校准方法及实验

同相/正交(In-phase/Quadrature,I/Q)解调技术广泛应用于射频信号相位控制系统。I/Q器件存在固有误差,如直流偏置、幅度不平衡、相位不平衡和电路长度不等。这些误差会导致输出的I/Q轨迹呈椭圆,相位为非线性,影响相位鉴别的精度。为减小误差带来的影响,提出一种基于I/Q解调技术的软件校准方法,并将此方法在自制基于贴片式芯片集成的I/Q解调印刷电路板上验证。测试表明,输出的I/Q信号经校准后相位误差≤±0.15°,幅度稳定度≤±1%,通道延时≤10 ns。此板卡设计和校准方法已在新升级的上海光源储存环高频束流丢失分析系统中的射频信号前端预处理中使用,各项指标均满足束流丢失分析系统中射频信号监测的要求。     

穆斯堡尔谱数据的离线磁带转储

本文介绍一种可将MSC-85型穆斯堡尔谱按KC标准/Intel Hex格式记录在音频盒式磁带上的谱数掘解调后,通过RS232C接口输进IBMPC微型计算机的谱仪离线数据转储技术。     

重离子治癌加速器高速数据传输系统设计与实现

根据重离子治癌加速器的特点提出了新的一种数据传输方法,在FPGA上实现了DPSK(Differential Phase Shift Keying)调制解调,加入了奇偶校验、BCH编解码、扰码与帧同步系统来提高系统的可靠性,传输信道采用SFP光纤传输,提高了传输的速率,降低了设计成本。本文主要描述系统软硬件的设计和实现细节,重点分析了在传输过程中如何使用FPGA编程方法提高系统的可靠性和稳定性。该系统经过严格压力测试,做到百万次传输无误差,已在重离子治癌加速器现场实际使用,在加速器控制领域首次实现了FPGA结合光纤的DPSK调制解调高速数据传输,对同类系统有较好的借鉴参考作用。     

逐比特可变高码率通用接收机研究

在高码率通用接收机中,为解决码率逐比特可变的问题,提出了变采样的设计方案;同时,还针对通用解调中的几项关键技术开展研究,提出了适用于MPSK及16QAM调制模式的算法结构;最后,针对具体指标进行了软硬件测试,表明该设计方案满足系统要求。     

PNIPAM/蒙脱土复合水凝胶辐射合成与表征

采用辐射聚合方法合成了PNIPAM/蒙脱土(MMT)复合水凝胶;研究了蒙脱土对PNIPAM/MMT复合水凝胶溶胀性能和压缩性能的影响.结果表明,虽然MMT能提高复合水凝胶的初始溶胀速率和平衡溶胀率,但它不改变凝胶原有的环境响应性能和溶胀机理.PNIPAM水凝胶和PNIPAM/MMT复合水凝胶均具有温度敏感性,低临界溶解温度(LCST)均在32℃左右,溶胀机理均遵循Fickian扩散模式,即水分子的扩散成为水凝胶溶胀的决定过程.使用MMT能改善PNIPAM/MMT复合水凝胶的压缩性能;且复合水凝胶的压缩性能随MMT含量的增加而提高.     

反应堆材料金相复型技术

本文簡述了醋酸纤維薄膜制备金相复型的方法,由于制备技术簡便,可以应用于热室作强放射性試样的金相复型。     

PDMAEMA/黏土纳米复合水凝胶的辐射合成及性能研究

为改善聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(PDMAEMA)水凝胶的机械性能,提高其实用价值,通过辐射方法制备了PDMAEMA/黏土纳米复合水凝胶,并研究了黏土含量等因素对合成的纳米复合水凝胶的凝胶分数、凝胶结构、溶胀性能、热响应性和机械强度的影响。结果表明:黏土的加入增加了水凝胶的交联度,导致凝胶网络结构的孔径减小,平衡溶胀比下降;含有黏土的纳米复合水凝胶不再表现出过溶胀性质,且具有较低的低临界转变温度(约30℃);黏土的加入可明显改善合成的纳米复合水凝胶的机械性能,随着黏土含量的增加,纳米复合水凝胶在95%压缩形变下的压缩应力最高可达7.19 MPa。采用辐射方法制备的PDMAEMA/黏土纳米复合水凝胶具有优异的综合性能,预期在废水污染物吸附分离等方面具有良好的应用前景。     

延长NOVA-840终端距离

NOVA-840计算机配有4台RS-33型电传终端,原来规定使用距离为200m,这显然不能满足需要。我们希望在2～3 km范围内,使用RS-33型终端机,办法是采用相当普及的电话线,这是又经济又省工程时间的办法。我们采用基带传送,而没有采用调制解调方     

高能电子成像直线加速器低电平控制系统研制

为了能开展高能电子成像相关实验研究，中国科学院近代物理研究所建造了一台S波段的射频电子直线加速器。为保证实验用束流品质和加速器稳定运行的要求，设计了一套低电平控制系统，利用上下变频、IQ解调技术，实现了相位的反馈控制。本文介绍了低电平控制系统的设计及数字化算法的实现，给出了系统闭环实验的测试结果，实现相位控制精度达到±0.5°(峰峰值)和0.110 8°(均方根)。该系统利用成熟的商业化模拟微波器件和相关的PXI板卡实现，基于LabVIEW软件开发了相关的控制程序和界面，具有搭建方便、开发时间短、结构简单紧凑、易于使用和维护的特点。     

基于导频的储存环束流位置测量处理器研制

稳定的束流轨道对于同步辐射光源的性能至关重要,规划中的合肥先进光源是第四代衍射极限储存环,其亚微米级的束流轨道稳定度需要束流位置测量精度达到100 nm级别。本文基于国产化芯片,研制了带有导频补偿机制的束流位置测量处理器,主要包括导频模块、模拟前端模块、数字处理模块和嵌入式工控模块。输入信号经过导频模块和模拟前端模块调理,在数字处理模块通过带通欠采样原理实现模数转换,数字信号在现场可编程门阵列（FPGA）内经过下变频、滤波抽取、坐标旋转数字计算（CORDIC）模块以及差比和算法等处理后获得束流位置信息,嵌入式工控模块实时传输束流位置信号,与加速器控制系统通信。目前设计的束流位置处理器完成了实验室离线测试和束流测试,测试结果表明,当输入信号幅度在-55～5 dBm范围时,束流位置测量处理器的快获取数据（FA data）和慢获取数据（SA data）分辨率分别好于120 nm和70 nm,满足设计要求。     

Advanced topics on RF amplitude and phase detection for low-level RF systems

Low-level radio frequency(LLRF) systems stabilize the electromagnetic field in the RF cavities used for beam acceleration in particle accelerators. Reliable, accurate, and precise detection of RF amplitude and phase is particularly important to achieve high field stability for pulsed accelerators of free-electron lasers(FEL). The digital LLRF systems employ analog-to-digital converters to sample the frequency down-converted RF signal and use digital demodulation algorithms to calculate the RF amplitude and phase. Different sampling strategies and demodulation algorithms have been developed for these purposes and are introduced in this paper. This article focuses on advanced topics concerning RF detection,including accurate RF transient measurement, wideband RF detection, and RF detection with an asynchronous trigger, local oscillator, or clock. The analysis is based on the Swiss FEL measurements, but the algorithms introduced are general for RF signal detection in particle accelerators.     

基于BEPC Ⅱ的数字束流位置探测器信号处理算法的FPGA实现

数字束流位置探测器(BPM)算法是数字BPM系统最核心的部分，其对束流位置测量的精度起决定作用。本文在完成数字BPM算法MATLAB模拟工作的基础上，将模拟优选出的数字BPM算法在自制的电子学硬件上进行FPGA实现。首先介绍了数字BPM算法的总体设计和实现方案；其次介绍了数字BPM算法各功能模块的设计原理及其在FPGA中的具体实现方法；最后在输入信号频率499.8 MHz、强度-10 dBm、BPM探头灵敏度系数23的条件下进行了实验室测试。实验结果显示：逐圈位置分辨达2.96 μm，快响应位置分辨达0.65 μm，闭轨位置分辨达0.33 μm，验证了本算法在束流位置测量中具有良好性能。     

核信号数值仿真方法的研究及应用

提出并建立了一种数值仿真方法,通过计算机模拟,生成各种数字化核信号波形,以此作为工具开展核信号数字处理方法的研究.通过准高斯滤波、梯形滤波和匹配滤波算法对数字核信号处理结果的研究与比较表明,提出的方法是准确而可行的.     

大体积NaI(Tl)数字式车载γ能谱仪的研制

车载γ能谱仪主要应用于区域放射性核素活度测量、放射源搜索及核污染检测,而数字化技术是提高车载γ能谱仪灵敏度与快速响应的有效方法。本文研制了可支持1～5个4 L大体积NaI(Tl)的数字式车载γ能谱仪系统。该系统采用数字核脉冲处理技术独立获取多个NaI（Tl）晶体的能谱,并通过无线WiFi、快速以太网、RS232等3种方式发送谱线数据给军用计算机。本系统在计算机上实现了实时核素识别、数字成图、色差能谱显示、ROI监控、数据回放等功能。结果表明,本系统采用数字技术后提升了车载γ能谱仪的能量分辨率、低能射线识别度和能量线性度,且具备更加稳定精确的数字稳谱效果。该系统不仅可用于放射性资源勘查,也可用于快速核应急、核污染检测、放射源搜索等。     

基于示波器的数字化能谱仪构建

针对正电子寿命测量中能量窗口调节较为繁琐的特点,论文基于高分辨数字示波器LeCroy HDO6104和PC,使用MATLAB软件搭建了数字化能谱测量系统,可对BaF_2探测器阳极输出信号进行实时处理和分析。通过对比最大脉冲幅度、曲线拟合与波形面积等方法,选出了最佳的能谱测量方法,实现了数字化的~(22)Na能谱测量及能量窗口调节功能。     

基于数字信号处理器的数字式控制插卡

研制了用于加速器射频低电平系统的数字信号处理器(DSP)控制卡。该插卡使用两个数字信号处理器,实现了3路PID(比例-积分-微分)调整、在线参数整定等功能。与传统模拟控制相比,数字控制方式具有较高的灵活性,降低了100MeV加速器射频系统,特别是射频低电平系统开发的复杂程度。控制器输入级使用采样率为500kHz的18位高精度高速AD转换器,经测量,控制带宽高于20kHz。此数字控制器已用于100MeV加速器低电平控制系统试验原型。经测试,控制器增益及零点在控制器带宽内全程可调。     

多道脉冲幅度分析中的数字基线估计方法

介绍了用于多道脉冲幅度分析的数字基线估计方法的基本特点,利用泛函变分方法推导了最小噪声基线滤波器的计权函数．利用Fourier变换导出了数字基线估计的频率响应,探讨了参数取值对其幅频特性的影响。还利用MATLAB模拟了电荷灵敏前置放大器输出的噪声电压信号,验证了最小噪声数字基线估计的处理效果。研究结果表明,数字基线估计方法能实现最佳基线估计,特别适于在数字化多道脉冲幅度分析中使用。     

Development of the HL-2M digital pulse analysis system

A digital pulse analysis system is an important diagnostic system in nuclear physics experimental research. In response to the demand for reflecting the particle state in a nuclear physics experiment, we have designed and developed a real-time digital pulse analysis system and applied it to the digital nuclear pulse waveform discrimination of different detectors in the HL-2 M tokamak. The system is based on the peripheral component interconnect extensions for instrumentation(PXI) platform, while its software was written in LABVIEW. The key technologies involved in the system implementation include digital pulse analysis technology,digital discrimination technology, pulse height analysis technology, etc. The system has been applied to the plastic scintillator detector at the Neutron Source Lab of the University of Science and Technology of China. And the experimental results indicate that the system can discriminate between neutron(n) particles and gamma(γ) particles well when used to measure the plastic scintillator detector.