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1、本論文是以熒光測(cè)鈾技術(shù)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套鈾濃度檢測(cè)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(duì)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(yán)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(cè)鈾系統(tǒng)具有體積小、功耗低、測(cè)量精度高、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
熒光誘導(dǎo)法是鈾濃度測(cè)量的經(jīng)典方法之一,本論文將該方法作為理論研究基礎(chǔ),提出了一整套完整的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方案。設(shè)計(jì)采
2、用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器為控制核心,STM32單片機(jī)輔助控制功能外設(shè),集電子、工程機(jī)械、化學(xué)、光學(xué)等眾多學(xué)科于一體,完成了熒光測(cè)鈾系統(tǒng)的研制。本論文從以下五方面對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行了分析研究:
⑴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建立在對(duì)熒光測(cè)鈾理論的理解與分析基礎(chǔ)之上,通過對(duì)系統(tǒng)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成了光源激發(fā)熒光的波長篩選,調(diào)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(tái)的搭建與功能邏輯的設(shè)計(jì)。使用Verilog HDL硬件描述語言構(gòu)建了包含熒光光源時(shí)序控制在內(nèi)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(dāng)中,完成與Nios II處理器的數(shù)據(jù)通信。不僅成功實(shí)現(xiàn)了熒光激發(fā)與信號(hào)積分的復(fù)雜時(shí)序配合,而且成功區(qū)分了干擾有機(jī)物熒光與鈾酰離子熒光,提升了測(cè)量精度。在測(cè)量過程中使用時(shí)域波形壓縮算法與滑動(dòng)平均濾波算法完成對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理,提高了系統(tǒng)響應(yīng)速
4、度、增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
?、荢TM32單片機(jī)。通過對(duì)基于STM32單片機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)與軟件代碼編寫,完成對(duì)鍵盤、打印機(jī)等功能外設(shè)的驅(qū)動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互界面的操作與顯示。
?、壬衔粰C(jī)控制平臺(tái)。使用MFC設(shè)計(jì)熒光測(cè)鈾系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制平臺(tái),達(dá)到僅用一根UBS電纜線即可操控儀器、完成所有測(cè)量步驟的目的。
⑸系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)。使用熒光測(cè)鈾系統(tǒng)對(duì)高低濃度的鈾溶液和未知濃度的樣品進(jìn)行測(cè)量,通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算與分析,證明該
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