嵌入式低本底α和β辐射检测系统的设计与实现

摘要

随着核能和核科学技术的发展,核设施、放射性同位素和射线装置在医疗、工业、农业、地质调查、科学研究和教学等领域中的应用越来越广泛。为了防治放射性污染,保护环境,保障人体健康,促进核能、核技术的开发利用,在核能和核技术应用中的辐射安全问题也越来越受到人们的重视。 目前市场上的α、β辐射检测产品,一般采用多探头模式。在需要进行α辐射检测时,使用α辐射探头；在进行β辐射检测时,使用β辐射探头,使用起来不方便,检测成本较高。而且此类仪器多为单机检测加上位机集中控制监测的多级模式,体积过于庞大,而且不能通过网络传送信息。 本文基于嵌入式技术设计了一套全新的低本底α和β辐射检测系统方案,具有单机体积小、便携性好、稳定性高等特点。论文首先从系统处理器选型上提出了系统控制核心处理器为性价比高的ARM嵌入式处理器,围绕ARM处理器核在其外部设计了嵌入式低本底α和β辐射检测系统的硬件,包括处理器模块、数据采集模块、人机交互模块、显示模块、存储模块、网络模块等硬件模块。论文的第二部分集中体现了嵌入式检测系统的应用软件设计,从底层的操作系统Windows CE操作系统平台的裁剪与定制、功能模块选择等,到基于使用Embedded Visual C++4.0进行上层应用程序开发。详细讨论了应用层的各个功能模块的设计意图与实现流程算法,主要包括应用主体图形界面、控制模块、本底数据处理模块、效率刻度模块、样品数据处理模块、数据传输模块、人机通信模块等模块,以及应用软件的整体框架及其相互关系。论文的第三部分,通过系统原型实现并现场运行测试,测试结果验证了系统的软硬件设计方案的正确性。论文的最后提出了下一步亟待解决问题和改进的措施。 本课题最终解决了过去α和β辐射检测产品必须采用多探头模式进行检测的局限性,基于嵌入式系统设计出来的便携式检测仪器可以用一个探头方便地进行低本底α和β辐射检测,还可将检测信息直接传送到控制网络,这样通过计算机技术可以将核生化装备集成在一起,形成一体化系统,为各级组织的领导及时做出应急反应提供信息。对于控制放射性物质通过呼吸、饮水、食物和药物进入人体,保障人民生命安全具有重要作用。在和平年代,本系统对于环境监测同样也具有很高的使用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及其意义

1.1.1课题研究背景

1.1.2课题研究意义

1.2辐射检测技术发展现状

1.3主要研究内容

1.4本文结构

第2章辐射检测技术与嵌入式系统相关技术

2.1辐射检测相关技术

2.1.1辐射检测的概念

2.1.2辐射探测的原理和主要的辐射探测器

2.1.3光电倍增管原理与应用

2.2嵌入式ARM处理器开发开台

2.2.1嵌入式系统的特点

2.2.2嵌入式系统的分类

2.2.3嵌入式ARM处理器

2.2.4嵌入式ARM开发流程

2.3嵌入式Windows CE操作系统相关技术

2.3.1嵌入式Window CE内核开发工具

2.3.2定制、编译内核

2.3.3下载测试内核

2.4嵌入式编程技术

2.4.1嵌入式开发工具EVC

2.4.2基于EVC检测系统界面设计

2.4.3在线下载调试应用程序

2.5本章小结

第3章检测系统硬件设计

3.1系统硬件体系结构

3.2嵌入式检测系统硬件平台设计

3.2.1检测采集模块硬件设计

3.2.2甄别器模块设计

3.2.3测控系统中心模块硬件设计

3.3本章小结

第4章嵌入式软件设计与系统核心算法

4.1 检测系统的应用程序设计

4.1.1数据采集模块应用程序设计

4.1.2文件存取模块应用程序设计

4.1.3应用模块应用程序设计

4.2检测系统核心算法

4.2.1α标准源效率刻度的算法实现

4.2.2β标准源效率刻度的算法实现

4.2.3一般样品中总α和总β活度测量的算法实现

4.2.4水样品中总α和总β活度测量的算法实现

4.2.5生物样品中总α和总β活度测量的算法实现

4.2.6气体样品中总α和总β活度浓度测量的算法实现

4.2.7环境样品中总α和总β活度浓度测量的算法实现

4.3数据有效性算法

4.3.1数据处理的必要性

4.3.2数据处理算法

4.3.3数据处理算法设计实现

4.4数据库编程

4.4.1建立数据库字段表

4.4.2数据库连接技术的选定

4.4.3 ADO Data控件的使用

4.4.4 ADO Data控件的常用属性

4.4.5 ADO Data控件的常用方法

4.4.6连接数据库

4.5本章小结

第5章检测系统原型实现

5.1检测系统的功能

5.1.1检测应用系统主体实现

5.1.2数据文件操作菜单

5.1.3功能设置子菜单

5.1.4测量操作子菜单界面

5.1.5测量数据操作菜单

5.2检测α工作源效率功能的实现

5.3检测β工作源效率功能的实现

5.4水样品中总α、总β活度测量

5.5本章小结

结论

参考文献

附录 符号表

致谢