高壓氙（HPXe）探測器是具有良好物理特性的高能量分辨率氣體輻射探測器,工作溫度范圍廣、抗輻照能力強、服役壽命長的特點使得HPXe探測器在工業(yè)應(yīng)用中具有巨大潛力。但其屏柵結(jié)構(gòu)的噪聲敏感性對探測器信號基線造成嚴重影響,使得基線發(fā)生漂移,從而導(dǎo)致能譜測量失真,極大地限制了這類探測器的實際應(yīng)用。針對這一現(xiàn)狀,本文基于FPGA的數(shù)字信號處理技術(shù)設(shè)計并研制一套高能量分辨率的數(shù)字多道系統(tǒng),并在該系統(tǒng)中加入了自調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法,實現(xiàn)了嚴重基線漂移情況下高能量分辨率能譜的穩(wěn)定測量。主要的研究內(nèi)容及成果如下:（1）開展了數(shù)字多道系統(tǒng)硬件電路的自主設(shè)計與研究。開發(fā)出以電源控制模塊、ADC高速采樣模塊、FPGA信號處理模塊和USB通信模塊為基礎(chǔ)的硬件電路,并對硬件電路進行測試。測試結(jié)果表明,該硬件電路系統(tǒng)各模塊工作正常,具有0-5 V的電壓輸入范圍、40 MSPS的采樣速率、14位的采樣精度以及114 K的邏輯資源,系統(tǒng)整體具有低電源紋波（小于25 mV）、低功耗（900 mW）、高穩(wěn)定性（8小時持續(xù)工作）以及小尺寸（板級面積6.3×6.3 cm~2）特性。（2）采用梯形成形與尖角成形相結(jié)合... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮寫詞
第一章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 HPXe探測器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 數(shù)字多道系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容與安排
第二章 數(shù)字多道系統(tǒng)總體設(shè)計方案
    2.1 HPXe探測器基線漂移分析
        2.1.1 HPXe探測器的原理
        2.1.2 HPXe探測器的基線漂移
        2.1.3 基線漂移對能譜測量的影響
        2.1.4 現(xiàn)有的數(shù)字多道基線恢復(fù)方法
    2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
        2.2.1 硬件電路設(shè)計方案
        2.2.2 數(shù)字多道信號處理算法設(shè)計方案
        2.2.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法設(shè)計方案
    2.3 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字多道系統(tǒng)硬件設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)電源模塊
        3.1.1 系統(tǒng)電源芯片選型
        3.1.2 系統(tǒng)電源模塊設(shè)計
    3.2 ADC高速采樣模塊
        3.2.1 差分輸入芯片選型
        3.2.2 ADC芯片選型
        3.2.3 ADC高速采樣模塊設(shè)計
    3.3 FPGA信號處理模塊
        3.3.1 FPGA介紹與芯片選型
        3.3.2 FPGA信號處理模塊設(shè)計
    3.4 USB通信模塊
        3.4.1 USB芯片選型
        3.4.2 USB通信模塊設(shè)計
    3.5 數(shù)字多道系統(tǒng)的PCB板設(shè)計及相關(guān)測試
        3.5.1 PCB板布局設(shè)計及加工
        3.5.2 PCB板性能測試
    3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)字多道信號處理算法設(shè)計與測試
    4.1 脈沖成形模塊
        4.1.1 梯形濾波成形算法
        4.1.2 尖角濾波成形算法
    4.2 成譜控制模塊
        4.2.1 閾值觸發(fā)模塊
        4.2.2 堆積識別模塊
        4.2.3 幅度提取模塊
        4.2.4 譜線生成模塊
        4.2.5 USB通信模塊
    4.3 數(shù)字多道系統(tǒng)基本功能仿真驗證
        4.3.1 脈沖成型模塊仿真測試
        4.3.2 成譜控制模塊仿真測試
    4.4 數(shù)字多道系統(tǒng)測試
        4.4.1 能譜測試
        4.4.2 系統(tǒng)線性測試
        4.4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法設(shè)計與測試
    5.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算
    5.2 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法
        5.2.1 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法參數(shù)優(yōu)化
        5.2.2 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的實現(xiàn)
        5.2.3 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的測試效果
    5.3 自調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法
        5.3.1 傳統(tǒng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法缺陷分析
        5.3.2 自調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的實現(xiàn)
        5.3.3 自調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基線恢復(fù)算法的測試效果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 研究工作創(chuàng)新點
    6.3 研究工作展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3684107