多用途便携式多道脉冲幅度分析器的硬件研制

作     者：王嵩 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：邓明

授予年度：2012年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：多道脉冲幅度分析器 DAC自动稳谱 低功耗 GPS USB2.0DMA 

摘      要：随着全球化石燃料的日益短缺，核能由于其高效、稳定的特性被世界各国所普遍接受，并被作为未来的战略能源来发展。那么作为核能源的核燃料铀矿必将成为世界各国所要竞相争夺的焦点，这就为核燃料铀矿的勘查提出了严峻挑战，并将促进其相关勘查技术的飞速发展。 多道脉冲幅度分析器作为一种核地球物理探测仪器被广泛地应用在铀矿勘查中。然而现在的较好的多道脉冲幅度分析器多为洋货，国内的大多体积大、功耗高、不能适应室内、室外等多方面的应用，且不能自动定位，整体竞争力不强。本课题基于此，设计制作了一款低功耗、多用途、便携、能自动定位的多道脉冲幅度分析器，并将其制作成一个数据采集卡的形式，旨在用自主研发的仪器来进行铀矿勘查。该采集卡的主控单元采用了高速、低功耗、贴片的具有丰富片内资源的32位微控制器ARM7LPC2368;为了使系统具有良好的线性，电路设计中，采用了高速具有良好线性的运算放大器AD8620进行两级线性放大;为了提高系统的能量分辨率，在电路中采用了Sallen-Key滤波整形电路，将脉冲信号整成了高斯型;为了提高系统在高计数率下的性能，电路中设计了性能良好的CDD基线恢复电路;电路中设计了高性能的脉冲幅度分析电路和高速的模数转换电路来进行脉冲幅度分析;在稳谱上，采用了14位的数模控制器AD5453，通过LPC2368自带的SPI接口进行高精度的自动稳谱;同时电路中嵌入GPS定位授时技术，可以进行自动定位，适应室内、野外多用途的需要，并方便后续数据的处理;在数据传输上采用了LPC2368自带的全速12Mbps具有DMA控制器的USB2.0接口实现高速的数据传输;系统电源采用了优质高效的开关电源设计，延长了电池的使用寿命，同时还可以通过设计的电源适配器用市电供电。本采集卡可以根据不同的需要，配合不同的核探测器晶体进行核能谱数据的采集;该仪器的研发将为我国的铀矿勘查做出积极的贡献。