环境监测中的仪器分析论文提纲

论文题目：一种核探测器故障监测记录装置的研制

摘要：随着核能的大力发展,环境辐射监测越来越受到重视[1]。核探测器是辐射防护环境监测中相当重要的部件,因此,整个系统或装置的良好运行是依附于核探测器的可靠稳定性。核探测器输出信号不同于普通传感器,信噪比低,背景杂波强;常处在高温高辐照恶劣工作环境,以致仪器故障频繁,出现误判误报,影响正常生产[2];同时核仪器的数字化是一种趋势,存在稳定可靠、自动故障智能诊断及快速定位的要求。为此本人以课题组国家自然科学基金项目为依托,借鉴国内外核探测器故障诊断研究的科研成果,而且目前数字信号处理的有了很多突破发展,结合核探测器的数字化信号（A/D）的发展,分析核探测器输出脉冲信号波形特征的改变与探测器工作状况之间的关系,来达到核探测器故障监测记录的目的。研制出了一种核探测器故障监测记录装置,该装置有两种工作模式:工作模式（1）为核信号波形数字化获取与处理,将核信号波形实时显示在LCD彩屏界面并记录存储数据。工作模式（2）为多道幅度分析器,将原始信号最终处理成为峰值信号传至STM32,为保证程序编写与数据处理便捷,系统装置LCD模块的处理界面是基于STemWin软件而研发的。使用该界面对采集到的峰值信号数据进行分道、平滑、寻峰、稳峰等处理,最终得到γ能谱。该装置由前端模拟电路、高速A/D转换器、高性能微控制器STM32F407与LCD显示模块组成。前端模拟电路主要由探测器（溴化镧LaBr3（Ce）探测器、碲锌镉（CZT）探测器）、信号程控放大整形电路、峰值检测保持电路、高速A/D转换器等组成,将探测器输出核信号最终处理成为数字信号传至微控制器STM32F407。其中LCD显示模块LCD是由FSMC接口来驱动的,其优势是刷屏速率较快,从而达到波形重现的要求。整个系统的软件设计采用了 Kei15开发软件,并且在界面设计平台采用STemWin,其中GUI编程部分只需要调用图形函数库,因此减短了整体的开发时间。同时还添加了 SPI FLASH电路及USB转串口电路,对采集数据文件进行存储及上传到PC机。经过理论计算分析与实验测量,整个装置系统的性能良好,同时基本达到了设计的预期期望。

关键词：核探测器;核信号波形;STM32;故障监测

学科专业：核能与核技术工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究历史及现状

1.3 本论文主要研究内容

1.3.1 论文内容

1.3.2 论文的创新性

1.3.3 论文的组织结构

第2章 设计原理与总体设计

2.1 系统设计原理

2.1.1 核探测器输出信号特征

2.1.2 多道脉冲幅度分析器

2.2 硬件设计方案

2.2.1 微处理器选型

2.2.2 硬件总体设计方案

第3章 硬件平台设计

3.1 核辐射探测器

3.2 放大成形电路

3.2.1 极-零相消电路

3.2.2 放大电路

3.2.3 DAC控制放大电路

3.2.4 滤波成形电路

3.2.5 基线恢复器

3.3 多道脉冲幅度分析电路

3.3.1 上下阈值甄别电路

3.3.2 峰值检测保持电路

3.3.3 触发控制电路

3.3.4 A/D转换电路

3.3.5 实时脉冲FIFO缓存模块

3.4 STM32外围电路

3.4.1 LCD触摸屏接口

3.4.2 电源接口电路

3.4.3 复位电路

3.4.4 JTAG接口电路

3.4.5 存储电路

3.4.6 USB串口

3.4.7 RS-232接口

3.4.8 原理图设计及PCB的制作

3.5 核探测器监测记录系统

第4章 系统软件设计

4.1 uCOSⅢ实时操作系统

4.1.1 实时操作系统选择

4.1.2 uCOSⅢ移植

4.1.3 uCOSⅢ任务管理

4.2 各模块软件设计

4.2.1 LCD显示模块

4.2.2 触摸屏模块

4.2.3 A/D转换模块

4.2.4 串口驱动

4.2.5 SPI Flash模块驱动

4.3 系统设计

4.3.1 系统框架

4.3.2 界面设计开发

4.3.3 核能谱数据处理

4.4 本章小结

第5章 系统测试

5.1 硬件调试

5.2 基本性能测试

5.2.1 脉冲波形测试

5.2.2 工作稳定性

5.3 上位机数据传输实验

5.3.1 溴化镧探测器测γ能谱

5.3.2 碲锌镉探测器测γ能谱

5.4 能量分辨率与线性测试

5.4.1 LaBr_3(Ce)探测器能量分辨率测量

5.4.2 CZT探测器能量分辨率测量

5.4.3 LaBr_3(Ce)探测器能量刻度线性测试

5.4.4 CZT探测器能量刻度线性测试

总结

参考文献

研究生期间科研成果

致谢