大型高温液态X射线衍射仪的国产化改造

摘要

本论文从对一台进口大型高温液态X射线衍射仪的国产化改造入手,对该大型仪器设备的控制系统(包括硬件部分和软件部分)进行设计开发时所应用的各种关键技术,即:利用专用芯片开发硬件控制电路、电路设计中的ASIC(专用集成电路)技术、VB在软件开发中的应用技术进行了讨论,并结合实际课题对其可行性和实用性进行了充分的论证,并给出了具体的实施方案.论文主要包括以下内容:首先,对所改造设备的内部结构和工作原理进行了详细分析,并提出了需要改造的控制系统组件和具体改造方案.其次,对高精度角度测量控制系统的设计进行了详细的阐述,不但给出了一种带有独创性的新型电路,即用一片AD2S90芯片同时控制四路正余弦输入信号,而且以应用Altera公司的CPLD芯片对电路中的逻辑部分进行设计为例,就ASIC(专用集成电路)这一电子设计领域的新技术进行了讨论,并对其专用开发语言和开发软件的使用给予说明并给出实例.再次,以Visual Basic开发工具为例,对工程控制系统中基于Windows操作系统的可视化界面程序的开发设计进行了较为详细的论述.最后,对于所做硬件电路设计工作和所涉及的软件开发进行了总结,指出了其存在的不足并提出了展望.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和关于学位论文使用授权的声明

1.引言

1.1概述

1.2背景介绍

1.3课题研究的主要目的和内容

2.X射线衍射仪的构造及基本原理

2.1 X射线衍射的概念

2.2 X射线衍射仪的结构

2.3 X射线衍射仪的工作原理

3.高精度角度测量系统

3.1高精度角度测量系统中的光路系统

3.2高精度角度测量系统中的旋转变压器

3.2.1旋转变压器的基本原理

3.2.2旋转变压器的特点

3.2.3旋转变压器的性能因素

3.2.4旋转变压器的测控电路

3.3高精度角度测量系统中控制电路的调试

3.4角度测量控制电路中逻辑部分的ASIC实现

3.4.1复杂可编程逻辑器件CPLD

3.4.2 FLEX8000型CPLD器件

3.4.3 EDA开发软件MAX+plus Ⅱ

3.4.4硬件描述语言AHDL

3.4.5串并转换电路的设计

3.5高精度角度测量系统中的步进电机驱动器

3.5.1步进电动机概述

3.5.2步进电动机特点

3.5.3步进电动机驱动器的组成

3.5.4步进电动机驱动器的驱动方式

3.5.5 X射线衍射仪中步进电动机的具体驱动电路

4.强度测量记录系统

4.1强度测量记录系统的原理及组成

4.2强度测量记录系统的检测器

4.2.1检测器的主要功能

4.2.2检测器的结构

4.3强度测量系统的脉冲高度分析器

4.4强度测量系统的定标器

4.5计数率计

5.系统测量参数和方法的选择

5.1计数测量参数的选择

5.2计数测量方法的选择

6.控制及数据采集分析系统

6.1概述

6.2显示设置运行参数模块

6.3角度测量模块

6.3.1读写硬件口地址

6.3.2读入数据的数制转换

6.4绘制和显示衍射花样图形曲线

6.4.1绘图控件功能介绍

6.4.2绘制衍射花样图形

6.5数据文件处理模块

总结

附录

附录1从硬件口地址读入数据的程序代码

附录2读入数据的数制转换程序代码

附录3绘制衍射花样图形的程序代码

附录4打印程序的主框架程序代码

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表