[實用新型]低本底αβ測量儀控制裝置

有效

• 申請號: 201220606613.6
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN203025502U
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 張博;張晶;陳陽;秦家寶
• 申請（專利權）人: 湖北方圓環保科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01T1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本實用新型涉及一種控制裝置，特別是一種低本底αβ測量儀控制裝置。

背景技術

????在核探測技術領域中，探測器可將輻射(粒子束)的能量通過與工作介質的相互作用(如產生光子或電子等)最后轉化為快電子信號，再由前端電子學部分進行預處理，包括前置放大，濾波成型、甄別或者采樣，轉化為數字信號，然后送入控制器部分（CPU或者MCU）進行計算、分析或者記錄，控制器部分通常也需要與上位計算機進行通信，交互指令和數據，然后對甄別器進行閾值控制或者采樣控制，以及對探測器進行高壓控制。

在傳統的此類低本底α、β測量儀中，電路部分包括前置處理單元，前置處理單元包含放大器、濾波電路和比較器。比較器將處理后的信號轉化為數字脈沖，然后通過各種組合門電路和觸發器進行甄別，再送入單片機構成的處理器進行分析和計算。單片機和上位計算機通信，交互測量的數據，并與上位機進行控制命令交互，根據控制指令對前置處理單元進行閾值控制，對探測器的進行高壓調節控制。這種傳統電路結構由單片機作為控制核心，單片機具有編程配置方便，接口豐富等優點，但是單片機是串行操作，同時刻只響應一個中斷，即處理一路信號。而且，單片機是通過內部軟件程序來對α、β的測量的數據進行計算分析，軟件程序有跑飛的可能性，給儀器的測量帶來了不穩定因素。目前α、β測量儀器逐步由單通道發展為2通道，4通道以及多通道（>=6通道），同時處理的信號由以前的2路（單通道）擴展到3路（2通道），6路（4通道）和多路（多通道）。單片機在串行工作原理下，會有更大的局限，造成更多測量事件的丟失。而且，外圍的門電路和觸發器電路需要根據通道數的增加而額外增加，使得電路不具備擴展性，并且由于更多的分離電子器件的使用增加儀器整體的故障率，降低整體的穩定性和可靠性。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于現場可編程門陣列（FPGA）或者復雜可編程邏輯器件（CPLD）的低本底αβ測量儀控制裝置，該控制裝置具有高速并行處理能力，能實時處理多路信號。

本實用新型采用的技術方案為：一種低本底αβ測量儀控制裝置，包括核脈沖前置處理單元，基于FPGA/CPLD的主控制計算單元，通信接口單元以及高壓和閾值控制單元；基于FPGA/CPLD的主控制計算單元分別與核脈沖前置處理單元、通信接口單元以及高壓和閾值控制單元連接，高壓和閾值控制單元與核脈沖前置處理單元連接。

按上述方案，所述的前置處理單元包括前置放大器，濾波電路和幅度甄別電路。其中幅度甄別電路采用比較器或者模數轉換器構成，比較器或者模數轉換器的閾值通過高壓閾值控制單元進行調整控制。

按上述方案，所述的基于FPGA/CPLD的主控制計算單元包括通信模塊，數據處理模塊和閾值高壓設置模塊，數據處理模塊分別與通信模塊和閾值高壓設置模塊連接。數據處理模塊通過通信模塊與通信接口單元交互命令，并進行命令解析，根據解析結果將設置數據包發送給閾值高壓設置模塊。

按上述方案，所述的通信接口單元為串口收發模塊或USB模塊或者網絡通信模塊。基于FPGA/CPLD的主控制計算單元輸出的數據包送入串口收發模塊或USB模塊或者網絡通信模塊暫存，然后通過通信接口單元與上位機相連，送出數據并交互命令。

按上述方案，所述的基于FPGA/CPLD的主控制計算單元還包括綜合觸發模塊，用于對送入信號進行邏輯處理。

按上述方案，所述的綜合觸發模塊包括邏輯門和觸發器。

本實用新型的工作原理是：基于FPGA/CPLD的主控制計算單元接收由前置處理單元處理后的信號，在內部進入綜合觸發模塊綜合分析判斷后，進入數據處理模塊進行處理，數據處理模塊通過通信模塊與通信接口單元交互命令，并進行命令解析，根據解析結果將設置數據包發送給閾值高壓設置模塊。

基于FPGA/CPLD的主控制計算單元外部連接閾值和高壓控制單元，基于FPGA/CPLD的主控制計算單元通過閾值高壓設置模塊向閾值和高壓控制單元發送控制命令，閾值和高壓控制單元實時控制前置處理單元中的比較器的閾值和探測器的高壓。

本實用新型的有益效果為：

1．本控制裝置可以對信號采用并行操作，可以對多路探測器的輸出信號進行同步處理，不會丟包，增加測量的準確性。

2．本控制裝置通過在芯片內部進行編程，融合信號處理，計算，存儲，傳輸，控制等多個模塊。可以減少傳統電路中過多分離器件的使用，減少系統芯片用量，節約電路板空間，降低由于芯片故障而帶來的系統故障率。