熒光測鈾系統(tǒng)的研究與應用.pdf

1、本論文是以熒光測鈾技術為研究對象，設計并開發(fā)了一套鈾濃度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用來快速分析地表水和地下水等液體樣品中的微量鈾含量，對于固體樣品按照規(guī)定的樣品制備方法處理后也可快速分析。嚴格按照操作步驟與規(guī)范使用本系統(tǒng)即可直接得到樣品中的鈾濃度值。熒光測鈾系統(tǒng)具有體積小、功耗低、測量精度高、檢測速度快、操作簡單的特點。
　　熒光誘導法是鈾濃度測量的經(jīng)典方法之一，本論文將該方法作為理論研究基礎，提出了一整套完整的設計思路和實現(xiàn)方案。設計采

2、用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器為控制核心，STM32單片機輔助控制功能外設，集電子、工程機械、化學、光學等眾多學科于一體，完成了熒光測鈾系統(tǒng)的研制。本論文從以下五方面對系統(tǒng)的設計開發(fā)進行了分析研究：
　?、畔到y(tǒng)結構設計。系統(tǒng)結構設計建立在對熒光測鈾理論的理解與分析基礎之上，通過對系統(tǒng)探測器的結構設計，完成了光源激發(fā)熒光的波長篩選，調整了光線入射角度與激發(fā)面積。
　?、苹贔PGA的Nios II嵌入式處理器。包含

3、了FPGA芯片的選型、Nios II處理器硬件平臺的搭建與功能邏輯的設計。使用Verilog HDL硬件描述語言構建了包含熒光光源時序控制在內的一系列功能模塊，并將各模塊封裝成自定義 IP核加載到系統(tǒng)當中，完成與Nios II處理器的數(shù)據(jù)通信。不僅成功實現(xiàn)了熒光激發(fā)與信號積分的復雜時序配合，而且成功區(qū)分了干擾有機物熒光與鈾酰離子熒光，提升了測量精度。在測量過程中使用時域波形壓縮算法與滑動平均濾波算法完成對數(shù)據(jù)的實時處理，提高了系統(tǒng)響應速

4、度、增強了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　?、荢TM32單片機。通過對基于STM32單片機的硬件電路設計與軟件代碼編寫，完成對鍵盤、打印機等功能外設的驅動控制，實現(xiàn)了人機交互界面的操作與顯示。
　?、壬衔粰C控制平臺。使用MFC設計熒光測鈾系統(tǒng)的遠程控制平臺，達到僅用一根UBS電纜線即可操控儀器、完成所有測量步驟的目的。
　?、上到y(tǒng)測試與實驗。使用熒光測鈾系統(tǒng)對高低濃度的鈾溶液和未知濃度的樣品進行測量，通過對測量數(shù)據(jù)的計算與分析，證明該