[发明专利]一种用于符合多普勒展宽谱测量的指令系统及控制方法

说明书

本发明涉及核电子学技术，具体涉及一种用于符合多普勒展宽谱测量的指令系统及控制方法，该系统包括可编程放大器、高速ADC、FPGA数字脉冲分析系统和上位机；FPGA数字脉冲分析系统包括指令集以及用于执行指令的控制器，与控制器连接的双通道滤波与幅度提取模块、千兆以太网发送模块、参数池、数据缓冲区、发送选择器、千兆以太网接收模块和指令校验模块。该系统的控制通过指令来指导控制器完成对整个FPGA数字脉冲分析系统的控制功能，替代了单片机，同时消除了通信速率的瓶颈，使得FPGA数字脉冲分析系统可以同时向上位机发送多种数据而不互相干扰。控制器也可以接收上位机的指令，对任何需要修改的参数进行实时灵活的调整。

技术领域

本发明属于核电子学技术领域，特别涉及一种用于符合多普勒展宽谱测量的指令系统及控制方法。

背景技术

在核辐射探测系统中，辐射粒子的能量在探测材料的灵敏体积中被转化成为电信号，而电信号脉冲的幅度则正比于粒子被吸收的能量。在多普勒展宽探测系统中，需要同时分析双通道的能量信息，并对其进行统计。目前通常的做法是，利用一个硬件(模拟/数字)电路对探测材料输出的脉冲信号进行滤波处理以及幅度提取，对于多普勒展宽系统，还需要进行时间定标。然后将携带时间信息的幅度值传送给上位机，在上位机中做统计以得到能谱以及符合谱。

由于数字信号处理的速度快，计数率高，电路设计简单等种种优点，以及FPGA技术的成熟，目前普遍开始采用基于FPGA的数字处理电路来对辐射脉冲信号进行滤波与幅度提取，再通过一个后置的单片机来完成与上位机的通信。然而在这样的做法中，由于单片机与FPGA之间的低速通信速率，导致上位机难以获取数字化之后的辐射脉冲以及经滤波之后的波形；同时，在向上位机传送数据的时候，难以在同一时间内协调传送多种数据且不互相干扰。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种用于符合多普勒展宽谱测量的指令系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于符合多普勒展宽谱测量的指令系统，包括可编程放大器、高速ADC、FPGA数字脉冲分析系统和上位机；FPGA数字脉冲分析系统包括指令集以及用于执行指令的控制器，与控制器连接的双通道滤波与幅度提取模块、千兆以太网发送模块、参数池、数据缓冲区、发送选择器、千兆以太网接收模块和指令校验模块，参数池分别与双通道滤波与幅度提取模块和数据缓冲区相连；以太网接收模块分别与指令校验模块和参数池相连；可编程放大器、高速ADC和上位机均与FPGA数字脉冲分析系统连接。

在上述用于符合多普勒展宽谱测量的指令系统中，可编程放大器包括第一、第二可编程放大器，高速ADC包括第一、第二高速ADC，数据缓冲区包括第一、第二幅度与时间缓冲区、原始数字波形缓冲区、滤波后数字波形缓冲区以及参数发送缓冲区；双通道滤波与幅度提取模块包括第一、第二滤波模块、计时器、第一、第二通道选择器、第一、第二DAC驱动模块、原始脉冲发送控制器和滤波后脉冲发送控制器；

控制器与参数池相连，与第一、第二DAC驱动模块相连，与第一、第二滤波模块相连，与原始脉冲发送控制器和滤波后脉冲发送控制器相连，与发送选择器相连，与第一、第二通道选择器相连，与千兆以太网发送模块相连；

参数池与参数发送缓冲区相连，与第一，第二滤波模块相连，与第一，第二DAC驱动模块相连，与原始数字波形缓冲区和原始脉冲发送控制器相连，与滤波后数字波形缓冲区和滤波后脉冲发送控制器相连；

第一、第二幅度与时间缓冲区、原始数字波形缓冲区、滤波后数字波形缓冲区以及参数发送缓冲区均分别与控制器和发送选择器相连，发送选择器与以太网发送模块相连；

第一滤波模块与计时器相连，与第一时间与幅度缓冲区相连，与第一通道选择器相连；第二滤波模块与计时器相连，与第二时间与幅度缓冲区相连，与第一通道选择器相连，计时器与第一时间与幅度缓冲区相连，第一通道选择器与滤波后数字波形缓冲区相连；