熒光測鈾系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、本論文是以熒光測鈾技術(shù)為研究對象，設(shè)計并開發(fā)了一套鈾濃度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用來快速分析地表水和地下水等液體樣品中的微量鈾含量，對于固體樣品按照規(guī)定的樣品制備方法處理后也可快速分析。嚴(yán)格按照操作步驟與規(guī)范使用本系統(tǒng)即可直接得到樣品中的鈾濃度值。熒光測鈾系統(tǒng)具有體積小、功耗低、測量精度高、檢測速度快、操作簡單的特點(diǎn)。
　　熒光誘導(dǎo)法是鈾濃度測量的經(jīng)典方法之一，本論文將該方法作為理論研究基礎(chǔ)，提出了一整套完整的設(shè)計思路和實(shí)現(xiàn)方案。設(shè)計采

2、用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器為控制核心，STM32單片機(jī)輔助控制功能外設(shè)，集電子、工程機(jī)械、化學(xué)、光學(xué)等眾多學(xué)科于一體，完成了熒光測鈾系統(tǒng)的研制。本論文從以下五方面對系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)進(jìn)行了分析研究：
　?、畔到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計建立在對熒光測鈾理論的理解與分析基礎(chǔ)之上，通過對系統(tǒng)探測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成了光源激發(fā)熒光的波長篩選，調(diào)整了光線入射角度與激發(fā)面積。
　?、苹贔PGA的Nios II嵌入式處理器。包含

3、了FPGA芯片的選型、Nios II處理器硬件平臺的搭建與功能邏輯的設(shè)計。使用Verilog HDL硬件描述語言構(gòu)建了包含熒光光源時序控制在內(nèi)的一系列功能模塊，并將各模塊封裝成自定義 IP核加載到系統(tǒng)當(dāng)中，完成與Nios II處理器的數(shù)據(jù)通信。不僅成功實(shí)現(xiàn)了熒光激發(fā)與信號積分的復(fù)雜時序配合，而且成功區(qū)分了干擾有機(jī)物熒光與鈾酰離子熒光，提升了測量精度。在測量過程中使用時域波形壓縮算法與滑動平均濾波算法完成對數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速

4、度、增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　?、荢TM32單片機(jī)。通過對基于STM32單片機(jī)的硬件電路設(shè)計與軟件代碼編寫，完成對鍵盤、打印機(jī)等功能外設(shè)的驅(qū)動控制，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互界面的操作與顯示。
　?、壬衔粰C(jī)控制平臺。使用MFC設(shè)計熒光測鈾系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制平臺，達(dá)到僅用一根UBS電纜線即可操控儀器、完成所有測量步驟的目的。
　　⑸系統(tǒng)測試與實(shí)驗(yàn)。使用熒光測鈾系統(tǒng)對高低濃度的鈾溶液和未知濃度的樣品進(jìn)行測量，通過對測量數(shù)據(jù)的計算與分析，證明該