基于FPGA的数字化核脉冲幅度分析器

为了研制数字化γ能谱仪,采用现场可编程逻辑器件（FPGA）和硬件描述语言（HDL）,完成了关键的数字多道脉冲幅度分析器（DMCA）的设计。利用ModelSim软件对该设计进行了功能仿真和优化。在此基础上通过电路设计建立了数字化能谱测量实验装置,实测了^137Csγ能谱,测量结果与相同条件下InSpector2000谱仪的实测谱完全吻合。由此证明该基于FPGA的DMCA设计正确可行,具有实用性。     

基于FPGA的DDS信号获取与PI反馈算法设计

介绍了上海质子治疗装置高频低电平系统中扫频配置和PI反馈控制算法。通过编写Verilog HDL代码对AD9858芯片进行配置,实现了直接数字频率合成和频率扫描的功能,设计了PI算法以保证高频腔腔压幅度和相位的高精度和高稳定性。     

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...     

基于FPGA的8通道脉冲波形分析器的研制

设计了一个8通道的脉冲波形分析器。此系统以双现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为核心,板载大容量同步双端口随机存取存储器(Random-Access Memory,RAM),并行8通道96 MHz高速采样模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC),能够同时对8路脉冲波形进行采样分析,得到脉冲时间间隔谱、脉冲幅度谱和脉冲宽度谱。该设备ADC以10.4 ns的采样间隔采集脉冲数据,通过通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)2.0与电脑实现数据上传,并借助上位机进行数据的实时显示。该设备已成功运用于硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)卫星高能主探测器的电性测试,并能够广泛适用于核辐射研究领域。     

基于DDS技术的电荷信号发生器设计

利用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）、数模转换（DAC）电路和电荷转换电路设计了电荷信号发生器,采用直接数字频率合成（DDS）技术实现了信号的调频、调幅、调相,同时详细阐述了DDS技术的工作原理及模拟电路的设计思路。在Modelsim软件平台下,对程序进行了功能仿真,并调用SignalTap II逻辑分析仪捕获显示实时信号,仿真结果和捕获的实际波形证明了程序的正确性。将电压信号转换为电荷信号,并与电荷转换器、调理放大器联调,经测试输出波形达到技术要求,证明了电荷信号发生器的有效性和可靠性。电荷信号发生器可以作为标准的信号源应用于松脱部件和振动监测系统的安装调试和核电厂大修检查。      

基于FPGA的单光子脉冲信号发生器设计

针对光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)批量测试实际需求和单光电子谱精确测试光源的要求,通过对光电倍增管性能测试系统进行分析,设计制造了一种多通道输出可调的脉冲信号发生器的控制板,可用于光电倍增管单光电子谱的性能测试。该脉冲信号发生器在上升时间、下降时间等参数性能方面优于目前测试系统采用的商用信号源RIGOO-DG5352 350 MHz。用此脉冲信号发生器对光电倍增管进行单光电子测试,其输出信号能满足单光子测试的基本要求,利用其多路信号输出的特点,通过性能扩展即可用于光电倍增管的批量测试。     

基于FPGA的高速峰值检测

针对研发数字多道的实际需求,提出了一种基于FPGA的高速峰值检测技术,并且采用ARM+FPGA的架构实现了基于该技术的数字多道系统。通过Modelsim仿真分析了FPGA峰值检测算法的理论,该算法可精确获取高斯信号的最值并获得幅度值。最后通过CZT探测器进行~(241)Am源实测γ射线能谱,实验结果表明该峰值检测算法及数字多道系统设计可准确并且快速获得能谱图。通过合理设置峰值检测算法的高低阈值,可以测试不同基线值的前放信号。     

FPGA便携式多道γ谱仪的研制

为适应多道γ谱仪向便携式方向发展的需要,引入先进的FPGA数字集成电路技术,编制模数变换器逻辑的Verilog HDL程序,替换传统多道γ谱仪中复杂繁多的分立元器件,研制了新型便携式多道γ谱仪。谱仪研发中,引入FPGA技术,取代时序复杂的分立数字器件,增强了仪器的可维护性,更具适用性。测试表明:该谱仪微分非线性2%,积分非线性0.1%,可用于长时间野外测量。     

基于FPGA的PSM高压电源脉冲控制器的研制

文章介绍了在PSM高压电源控制系统中,应用FPGA实现PSM模块步进时间间隔最小为1μs的精确定时.通过控制各个PSM模块的开通与关断,实现高压的输出与关闭.文章从硬件平台选择、控制逻辑设计、实验数据分析等方面着手,介绍了PSM电源脉冲控制器的设计与实现.实验表明:该脉冲控制器实时性良好,性能稳定可靠,满足PSM高压电源的控制需求.     

基于FPGA的8通道高速计数器的研制

介绍了一种基于FPGA的8通道高速定时计数器的NIM插件的设计原理与实现.电子学测试表明该插件能够响应最小脉宽为2ns的脉冲输入,最高计数率达到170MHz,定时精度为100ns.插件可以在联机和脱机两种模式下工作:联机工作模式下,PC机通过USB接口控制插件工作,实时地在主机上采集和显示各通道计数状态,并支持多个相同设备的热插拔;脱机模式下,可通过本地面板控制插件工作及显示各通道计数值.     

基于DDS的滑移脉冲频率产生电路设计

介绍了一种滑移脉冲发生器的频率产生技术,采用FPGA+DDS技术实现数字式高精度目标,详细介绍了系统的硬件电路和软件设计实现,数据测试表明:频率产生范围5-20 MHz,误差控制在±0.1%以内.上述技术,也可应用到相关信号发生与信息处理领域.     

基于FPGA脉冲幅度分析器的数字化基线估计方法

从对数字化波形基线求取的准确性、实时性、灵敏度以及算法对硬件资源占有量等方面出发,分析直方图统计法和平均值法的优劣,提出了一种动态实时提取随机信号数字化波形基线的方法,并利用基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的数字多道脉冲幅度分析器对几种方法进行了测试。直方图统计法具有较高的准确性,将其结果与动态实时提取随机信号数字化波形基线方法的实验结果进行比较,验证了该方法在占有较少硬件资源和计数率较高的条件下,同样具有较高的准确性、实时性和灵敏度,并且对能谱分辨率有所改善。     

基于FPGA的多道脉冲幅度分析器的设计

介绍了采用FPGA构成的多道脉冲幅度分析器的设计系统,其控制与转换的核心采用spantarⅡE的XC2s100e,并利用VHDL进行程序设计。采用USB2．0接口芯片ISP1581实现与PC的高速数据传输。该系统提高了转换速率,减少了测量时间,改善了微积分非线性,提高了系统的测量精度和稳定性。     

基于模拟贝努里试验的随机脉冲发生器的实现

利用EPLD器件模拟了n维贝努里试验,通过改变其参数,得到符合二项分布、泊松分布以及高斯分布的随机脉冲。当信号满足泊松分布时,脉冲平均计数率可达100kHz,最小时间间隔为100ns。对电路分别作了一定时间内脉冲计数统计分布检验和脉冲时间间隔分布检验,证明在时间特性上可用于仿真一般核信号源。     

高精度中频数字鉴相器在FPGA上的实现

介绍了一种高精度中频数字鉴相器的鉴相原理,以及在设计过程中以数字滤波器为主的参数选择方法,并且将其在FPGA上硬件实现。该鉴相器采用数字I/Q技术,鉴相精度达到0.029°,利用该高精度中频数字鉴相器对3.71875 MHz中频信号进行鉴相,实际鉴相结果为:绝对相位鉴相结果好于0.05°,均方根值为0.0076°;相对相位鉴相结果好于0.1°,均方根值为0.0287°。     

快变化大幅度方波信号源的研制

在快脉冲测试中,为确定测试系统的幅频及衰减特性,需要研制上升时间达皮秒级的大幅度方波信号源.介绍了其工作原理及结构组成,重点分析了在调试电路中遇到的技术难点及解决途径.信号源输出脉冲上升时间700ps,幅度在0～500V范围内可调,脉宽4ns～1μs范围内可调.     

A new digital Gaussian pulse shaping algorithm based on bilinear transformation

Nuclear pulse signal needs to be transformed to a suitable pulse shape to remove noise and improve energy resolution of a nuclear spectrometry system. In this paper, a new digital Gaussian shaping method is proposed.According to Sallen-Key analog Gaussian shaping filter circuits, the system function of Sallen-Key analog Gaussian shaping filter is deduced on the basis of Kirchhoff laws. The system function of the digital Gaussian shaping filter based on bilinear transformation is deduced too. The expression of unit impulse response of the digital Gaussian shaping filter is obtained by inverse z-transform. The response of digital Gaussian shaping filter is deduced from convolution sum of the unit impulse response and the digital nuclear pulse signal. The simulation and experimental results show that the digital nuclear pulse has been transformed to a pulse with a pseudo-Gaussian, which confirms the feasibility of the new digital Gaussian pulse shaping algorithm based on bilinear transformation.     

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.     

FPGA技术在脉冲中子源数据采集系统的设计与实现

介绍了一种基于FPGA、单片机及USB接口技术的脉冲中子源数据采集系统,并重点对FPGA的设计进行了阐述。