采用ARM7的S3C44BOX的嵌入式定量分析系統(tǒng)設(shè)計方案
1 系統(tǒng)原理及總體方案設(shè)計
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/322926.htm1.1 系統(tǒng)原理
Γ射線,它與物質(zhì)的相互作用主要是光電效應(yīng)。不同物質(zhì)由于原子序數(shù)不同,對Γ射線的質(zhì)量系數(shù)也明顯不同,意味著按不同比例配制的煤與矸石的混合燃料,其吸收系數(shù)會發(fā)生明顯變化,因此通過放射性強(qiáng)度的測量,可以分析混合燃料中煤與矸石的混合比例。
用單能、窄束Γ射線照射混合燃料,經(jīng)理論推導(dǎo)可得:
式中:Αc,Αg分別為混合燃料中煤、矸石的重量百分比;Μc,Μg,Μp分別為煤、矸石、混合燃料的質(zhì)量吸收系數(shù);Μm為待測的質(zhì)量吸收系數(shù);I0,I分別為Γ射線穿過物體前、后的強(qiáng)度;V為標(biāo)準(zhǔn)樣品盒的凈容積,D為盒內(nèi)樣品厚度,二者均可看作已知常量;Ρ為樣品密度。
因此只需要測出Γ射線照射混合燃料前后的強(qiáng)度及混合燃料的質(zhì)量,就可以計算出煤、矸石的重量百分比。
1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
系統(tǒng)主要包括Γ射線源、探測器、數(shù)據(jù)采集電路、精密電子天平、S3C44BOX硬件平臺、LCD顯示屏、網(wǎng)絡(luò)接口。硬件框圖如圖1所示。
系統(tǒng)的核心是S3C44BOX微處理器,它是Samsung公司推出的16/32 B RISC處理器,采用2.5 VARM7TDMI內(nèi)核,0.25/Μm工藝的COMS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲編譯器。它提供了豐富的內(nèi)置部件,主要包括8 KB Cache、內(nèi)部SRAM、帶自動握手的2通道URAT、4通道DMA、系統(tǒng)管理器、RT-C、I/O端口、LCD控制器等,很好地滿足了系統(tǒng)設(shè)計要求。S3C44BOX可以很方便地擴(kuò)展一個網(wǎng)絡(luò)接口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。另外S3C44BOX提供了70多個I/O端口,極大地方便了以后的功能擴(kuò)展。
信號采集電路采集Γ射線的能量信號,精密電子天平同步測量混合燃料的質(zhì)量信號,并通過RS 232串口將數(shù)據(jù)傳送到處理器,S3C44BOX對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到煤與矸石的混合比例,將其顯示在LCD屏上,同時可以通過網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程PC,以備后期分析。
2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
2.1 Γ射線強(qiáng)度檢測部分
由探測器、線性放大電路、脈沖幅度分析電路等幾部分組成,原理框圖如圖2所示。
NaI閃爍探測器輸出與入射Γ射線成正比的脈沖信號,入射Γ射線強(qiáng)度越大,單位時間內(nèi)探測器輸出的脈沖數(shù)就越多。
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