放射性α气溶胶监测仪数据采集系统的设计-中国科学院上海应用物理.PDF

第38 卷 第6 期 核 技 术 Vol.38, No.6 2015 年6 月 NUCLEAR TECHNIQUES June 2015 放射性α气溶胶监测仪数据采集系统的设计 1,2 1 1,2 1 1 1 陈 峰 夏晓彬 张志宏 蔡 军 陈明明 涂传火 1 （中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区 上海 201800 ） 2 （中国科学院大学 北京 100049 ） 摘要 在核设施的工作场所中要求对放射性α气溶胶进行快速、连续的监测，以保护工作人员的辐射安全。针 对放射性α气溶胶的监测需求，介绍一种放射性α气溶胶监测仪多通道数据采集系统的设计。该系统采用现场 可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)为控制核心，完成对A/D 转换器、数据存储器、数据通信 等模块的控制。将采集的数据放入到存储器中，实现了对探测系统产生的电压脉冲信号的连续采样，并进行模 拟仿真和采样实验的验证。实验结果表明，该数据采集系统能实时、快速、高精度地完成对信号幅度的获取， 满足了放射性α气溶胶监测仪的要求。 关键词 α气溶胶，现场可编程门阵列，数据采集，A/D 转换，高精度 中图分类号 TL816+ .2 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060401 在反应堆等核设施的工作场所中，由长寿命的 字信号处理方面运用广泛。但是DSP 器件的管脚配 α 放射性核素及其衰变子体所形成的放射性气溶胶 置不够灵活，很难完成对外围复杂器件进行的逻辑 [2] 是造成工作人员内照射的主要来源，严重威胁人员 控制，其开发成本也相对较高 。 的职业健康安全。因此，对核设施工作场所进行放 相对于单片机和DSP 而言，现场可编程门阵列 射性 气溶胶的快速、实时监测，可以有效地监控 (Field Programmable Gate Array, FPGA)具有时钟频 α 工作场所的放射性污染程度，保护工作人员的辐射 率高、内部延时小、扩展方便、 资源丰富等优 I/O 安全。 点[3]，能够实现电子学信号的高速数据采集与处理。 放射性 气溶胶监测仪主要由采样系统、测量 本文以FPGA 为数据采集系统的控制核心，采 α 系统、报警系统和数据采集系统组成[1] ，其中高速 用“FPGA+ADC+SDRAM (Synchronous Dynamic 数据采集系统能够获取测量系统中探测器所产生的 Random Access Memory) ”的实现方案，并采用 电子学信号，是放射性 气溶胶监测仪的一个重要 通信协议，设计放射性 气溶胶监测仪数据 α RS485 α 组成部分，对整个监测仪功能的实现具有至关重要 采集系统，以实现对探测信号的高精度、实时性采 的作用。 集与处理