核能谱数据采集系统中关键技术研究

【摘要】：核能谱测量系统主要包括:探测器,多道分析器,数据传输和数据处理四部分。其中随着材料技术的发展,探测器也有了飞速发展,目前基本上能满足各种用户的需求,但是多道分析器,数据传输和数据处理三部分由于考虑到不同的用户有不同的需求,因此成为我们研究的重点。对于数据处理部分本研究组已经开发了相应的软件系统,基本上能满足目前的需求。所以本论文主要研究两部分:一是多道分析器的研制,二是数据传输的关键技术研究。 在能谱测量中,核辐射探测器输出的脉冲信号幅度和入射粒子的能量成正比关系,因此测量这些脉冲的幅度,就可以知道辐射的能量。所以,能谱数据采集及处理技术在核辐射探测中是一个重要问题。现在,能谱数据采集普遍采用多道脉冲幅度分析器来完成。 据此本人以国土资源部科研项目为依托,研制了以PC/104嵌入式微机为控制核心的多道脉冲幅度分析器。 该仪器主要有以下性能特点: (1) 以嵌入式微机为控制核心,实现了仪器的微机化; (2) 在硬件上采用了高速A/D转换器件MAX174,提高了数据转换速度,能够完全满足野外现场测量的要求; (3) 外围控制电路采用VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)编程后下载到现场可编程门阵列(FPGA)芯片,便于升级和移植; (4) 由于DOS操作系统的单任务性,使得该仪器工作稳定、可靠; (5) 可接收各种类型X、γ射线探测器的输出信号; (6) 整机功耗低(与PC/104微机一起小于4.5W); (7) 仪器重量轻(包括液晶显示器(LCD)、键盘和电源小于2千克); 经过初步测试,该仪器工作稳定可靠,线性良好,达到了预期目标。 从网络中获得现场测量数据有两方面的工作:一是保证数据安全可靠,我们可以通过对数据进行加密等保密措施来获得,另外数据传输的可靠性可以通过实施流量工程等方法来尽量提高数据的可靠性;二是数据到达分析中心,如何实时准确地获得所需数据,本文主要研究从网络上如何实时准确的获得现场数据。这个过程主要有两个方面的问题:(1) 从网络中实时地分理出所需数据;(2) 保存数据,由于现场测量数据量不大,这样对于存取来说可以暂且不考虑,只要保证数据存储起来即可。因此本文主要研究如何从网络中实时分离出所需数据,其中实时分离出所需数据的重点在于研究数据包的分类算法。其中从网络中实时地分 【关键词】：PC/104嵌入式微机 多道脉冲幅度分析器 中断 数据包分类 无冲突哈希
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TL81
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 论文的内容和结构13-15
• 第2章 研究内容与特色15-17
• 2.1 研究内容15
• 2.2 成果特色15-17
• 第3章 多道分析器和数据传输方案选择17-21
• 3.1 微机化方案选择17-19
• 3.1.1 微机方案选择17-18
• 3.1.2 PC／104嵌入式微机选择方案18-19
• 3.2 多道脉冲幅度分析器接口方案选择19
• 3.3 数据传输方案选择19-21
• 第4章 多道脉冲幅度分析器有关硬件研究21-53
• 4.1 PC／104嵌入式微机21-30
• 4.1.1 PC／104 I／O端口及其编址方式21-23
• 4.1.1.1 I／O端口和I／O操作21-22
• 4.1.1.2 端口地址编址方式22
• 4.1.1.3 独立编址方式的端口访问22-23
• 4.1.2 PC／104总线概述23-26
• 4.1.3 I／O端口地址分配26-27
• 4.1.4 I／O端口地址选用原则27
• 4.1.5 端口地址译码27-28
• 4.1.6 I／O端口地址译码方法28
• 4.1.7 I／O端口地址译码电路设计28-30
• 4.1.7.1 固定式端口地址译码29-30
• 4.1.7.2 可选式端口地址译码30
• 4.2 多道脉冲幅度分析器30-48
• 4.2.1 峰保持电路31-33
• 4.2.2 FPGA控制芯片33-36
• 4.2.3 甄别电路36-39
• 4.2.4 A／D电路39-47
• 4.2.4.1 A／D转换作用39
• 4.2.4.2 A／D转换原理39-40
• 4.2.4.3 MAX174简介40-44
• 4.2.4.4 A／D转换电路44-47
• 4.2.5 时序说明47-48
• 4.3 键盘48-49
• 4.4 软件实现49-53
• 第5章 数据传输关键技术研究53-72
• 5.1 相关分类算法54-58
• 5.1.1 二维Grid of Tries算法54-56
• 5.1.2 多维Grid of Tries算法56-58
• 5.1.3 无冲突哈希查找算法58
• 5.1.4 Lakshman和Stiliadis的二维分类算法58
• 5.2 算法的基本思想58-59
• 5.3 完全无冲突哈希查找59-61
• 5.4 源和目的IP分类算法61-63
• 5.5 源端口查找63-64
• 5.6 评测及结论64-67
• 5.7 算法仿真实现67-72
• 第6章 结论72-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间从事的主要科研工作及发表的论文75-76
• 参考文献76-77

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