[发明专利]一种基于FPGA的γ能谱测量系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的γ能谱测量系统。所述基于FPGA的γ能谱测量系统包括γ射线探头、调理电路、ADC、FPGA、处理器、显示装置和上位机；所述γ射线探头将探测到的核辐射强度转化为不同幅度的电压脉冲信号，并输入至所述调理电路；所述调理电路将所述不同幅度的电压脉冲信号调节至所述ADC的输入范围内并输出至所述ADC；所述ADC将模拟信号转化为数字信号输出到FPGA；所述FPGA和处理器連接；所述处理器将所述脉冲波形数据和道址数据分别发送到显示装置和上位机。本发明提供的基于FPGA的γ能谱测量系统能简化电路结构。

技术领域

本发明涉及核物理中微弱信号测量领域，具体涉及一种基于FPGA的γ能谱测量系统。

背景技术

核物质资源的勘探、开采及相关核物理实验中，核能谱测量技术是获取核信息的重要方法之一，多道脉冲幅度分析的γ能谱测量系统是核能谱测量的核心部分。传统的模拟多道脉冲幅度分析的γ能谱测量系统是基于模拟电子技术，主要由模拟电子元器件组成滤波电路、基线消除电路、零极调整电路、峰值提取电路、A/D转换电路等，存在电路复杂、调试困难、抗干扰能力弱、处理速度慢、成本高等缺点。

随着ARM、DSP和FPGA等数字电子器件的发展，数字化多道脉冲幅度分析的γ能谱测量系统逐渐成为γ能谱测量系统的发展方向。FPGA能够灵活定义和重构电路逻辑能力、集成度高、抗干扰能力强、处理速度快、价格低廉。因此，有必要提出一种基于FPGA的γ能谱测量系统。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：本发明提供了一种基于FPGA的γ能谱测量系统。所述基于FPGA的γ能谱测量系统包括γ射线探头、调理电路、ADC、FPGA、处理器、显示装置和上位机；所述γ射线探头将探测到的核辐射强度转化为不同幅度的电压脉冲信号，并输入至所述调理电路；所述调理电路将所述不同幅度的电压脉冲信号调节至所述ADC的输入范围内并输出至所述ADC；所述ADC将模拟信号转化为数字信号输出到FPGA；所述FPGA进行数字信号处理将整形后的脉冲波形数据和道址数据发送至处理器；所述处理器将所述脉冲波形数据和道址数据分别发送到显示装置和上位机。

在一些实施例中，所述显示装置为LCD。

在一些实施例中，所述处理器为双核处理器。

在一些实施例中，所述所述FPGA包括：低通滤波器、零极调整、基线消除、梯形整形、幅度提取、第一RAM和第二RAM；所述低通滤波器的输入端连接ADC的输出端；所述低通滤波器的输出端连接零极调整的输入端；所述零极调整的输出端连接基线消除的输入端；所述基线消除的输出端连接梯形整形的输入端；所述梯形整形的输出端同时连接幅度提取的输出端和第二RAM的输入端；所述幅度提取的输出端连接第一RAM的输入端；所述第一RAM和第二RAM的输出端连接处理器的输入端。

在一些实施例中，所述第一RAM和第二RAM均为双口RAM。

在一些实施例中，所述调理电路是相位、增益可调的放大电路。

在一些实施例中，所述FPGA通过异步总线与所述处理器进行连接。在一些实施例中，所述处理器可通过所述异步总线对所述FPGA内部寄存器写入配置信息。

在一些实施例中，所述配置信息包括：所述低通滤波器的截止频率参数、阶数参数，所述零极调整的脉宽参数，以及所述梯形整形的平顶和平底参数。

在一些实施例中，所述ADC采用芯片AD9650，所述FPGA采用芯片XC5VLX50T，所述处理器采用芯片OMAPL138。

本发明提供的基于FPGA的γ能谱测量系统能简化电路结构，节约成本。同时，因为采用数字电路设计，处理速度快，抗干扰能力强。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的基于FPGA的γ能谱测量系统的结构示意图；