一种基于AT89S52单片机的中子仪的研制

论文摘要

本论文源自国家“863计划”重大项目的研究课题（编号2006AA06A207）,其研究内容是低功耗,便携式中子仪。中子是一种重要的核物理信号,在核物理实验及地球物理勘查中具有重要的用途。而我国中子仪生产厂家不多,除中国辐射院及北京核仪器厂等少数厂家外,大多是代理美国、法国、日本等国家的产品,且大多数国产中子仪主要用于辐射安全检测,一般不能测量其它射线,其能量范围下限大多比国外产品高,一般为十几keV,（国外产品一般为百分之几keV）,有时不能完全去除γ射线的干扰。针对当前中子仪的应用现状及现场检测的要求,本文开展了基于AT89S52单片机的中子剂量计的研制。采用北京滨松光子技术股份有限公司生产的锂玻璃闪烁体探头CHR202与主机相连。为了满足便携式,低功耗,高精度,现场检测等要求,采用了功耗低、抗干扰较强、资源丰富的AT89S52单片机作为微处理器。本文取得主要成果有:1、采用薄探测器和脉冲幅度甄别相结合的方案,较好地处理了不同能量段γ射线的干扰。实现了在混合γ-中子辐射场中提取中子信息的目标。2、基于AT89S52单片机,开发了中子测量仪的关键性电路,实现了数据采集,通讯和结果显示等功能。3、采用低功耗设计,整机功耗小于500mW。4、技术指标,能量响应范围在25keV至5MeV,中子灵敏度为1.5 cps/μSv/h,使用温度为-10℃至+40℃,相对湿度90%。本课题研究具有良好的实用价值,为中子仪的国产化及应用推广创造良好的条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 国内外中子仪研究与应用现状
• 1.2.1 国外中子仪研究与应用情况
• 1.2.2 国内中子仪的研究与应用情况
• 1.3 主要研究内容及预期目标
• 1.4 论文特色与创新
• 本章小结
• 第2章 中子注量率测量的理论基础
• 2.1 中子探测原理
• 2.1.1 中子及γ射线与物质的相互作用
• 2.1.2 γ射线对测量的影响及其甄别
• 2.2 探测器的选型
• 2.2.1 气体探测器
• 2.2.2 闪烁探测器
• 2.2.3 半导体探测器
• 2.2.4 其他中子探测器
• 2.3 中子注量率探测的基本原理
• 2.3.1 探测原理
• 2.3.2 标准与相关法规
• 本章小结
• 第3章 中子仪的方案设计
• 3.1 IDE2011 型中子仪的基本结构
• 3.2 设计方案
• 本章小结
• 第4章 硬件结构设计
• 4.1 硬件的总体设计
• 4.2 DC 供电系统
• 4.2.1 +5V 电源
• 4.2.2 +12V 电源
• 4.2.3 -12V 电源
• 4.2.4 高压电源
• 4.3 MCU 电路
• 4.3.1 AT89S52 微处理器
• 4.3.2 扩展存储器
• 4.4 脉冲甄别模块
• 4.4.1 脉冲反相器
• 4.4.2 数字电位器
• 4.4.3 幅度甄别电路
• 4.5 人机交互电路
• 4.5.1 液晶显示器
• 4.5.2 按键接口电路
• 4.5.3 串口通信接口电路
• 4.6 实时时钟电路
• 本章小结
• 第5章 软件设计
• 5.1 软件系统的功能设计
• 5.2 系统主函数程序设计
• 5.3 数据采集及处理相关程序
• 5.3.1 定时及中断程序
• 5.3.2 数据处理
• 5.4 人机接口程序设计
• 5.4.1 LCD 液晶接口软件设计
• 5.4.2 键盘响应函数
• 5.4.3 串口数据通信
• 本章小结
• 第6章 性能测试
• 6.1 仪器主要性能指标
• 6.2 功耗等参数的测定
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果