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高速信号采集卡在核衰变中的应用


一、应用背景

符合法是研究核衰变和核反应过程中在时间上、方向上相互关联时间的一种方式。符合法包括符合、延迟符合和反符合几种,对于放射源活度测量是极为重要的手段。改变传统的NIM机箱、线性放大插件等符合设备,采用高速信号采集卡对符合装置中的β信号和γ信号进行实时采集存储,然后通过对采集的数据进行符合运算,得出符合计数,从而推算放射源活度。




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二、信号采集卡在核衰变中的应用


2.1需要实现的功能

Ø  具有对β、γ信号符合装置实时同步数据采集的功能。

Ø  具有时钟输入、时钟输出功能

Ø  具有外触发、内触发功能

Ø  具有多通道可扩展功能

Ø  具有对采集数据进行符合计数的功能。

2.2 高速A/D信号采集卡的设计

高速AD信号采集卡主要完成对β信号和γ信号4路模拟信号进行采集, 并将A/D转换后的数字信号实时存储到上位机磁盘中。主要由4路12bit高速ADC、时钟管理芯片、DDR3缓存、FPGA及DC/DC电源组成。通过PCIeX8 GEN2总线传输数据,可以达到可达到2.4GB/s数据写入速度。

2.1.1硬件性能指标

Ø  采集通道:4CH

Ø  采样率:200MS/S/每通道

Ø  分辨率:12Bit

Ø  模拟带宽:DC to 125MHz (DC 50Ω)   10Hz-65MHz(AC 1MΩ)

Ø  存储深度:4GS(8GB)

Ø  总线形式:PCIe

Ø  ENOB:9.6bits

Ø  SNR:60.7dB

Ø  THD:-66.3dB

Ø  SINAD:59.7dB

Ø  SFDR:71.0dB

Ø  输入范围:±100mv、±200mv、±500mv、±1v、±2v、±5v、±10v(1MΩ)、±20v(1MΩ)、±50v(1MΩ)

Ø  输入阻抗:50Ω or 1MΩ

Ø  接口方式:SMA

Ø  触发方式:内触发、外触发

2.1.2使用环境

Ø  工作温度:0~ +45℃

Ø  存储温度:-25~60℃

Ø  湿度:95% (非结露)

2.1.3操作系统及其它

Ø  Win10/8/7(32bit/64bit)

Ø  功耗:25W

Ø  尺寸:单槽PCIe 全长卡

Ø  具有SDK二次开发功能(C/C#)

三、软件及算法处理

数字符合软件具有信号采集、信号存储、波形显示的功能。由信号采集设置模块、触发设置模块、通道设置模块、信号存储设置模块、波形显示模块以及工具栏、状态栏等组成。

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数字符合分析软件由符合曲线计算、能量谱显示、符合曲线显示、时域图显示、工具栏等几个模块组成。根据采集存储的文件,进行符合曲线计算,并显示符合曲线、时域图、能量谱。

 

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