Mini-DAQ使用说明书

2023-11-16 09:43


探测器信号分析仪使用手册


      成都野云科技有限公司


简介

探测器信号分析仪Mini-DAQ是新一代用于配置和读出探测器信号的能谱测量设备。该仪器集成低压、高压以及信号采集处理模块,能够适应多种探测器的信号读出,既方便,又通用,特别适合高校和研究机构开展核辐射探测实验,配合前端不同的探测器以及后端不同的使用软件,可以实现不同的能谱测量需求。其典型应用如下:

1.不同探测器信号能谱测量(能谱模式)

11配备不同探测器测量所得能谱(幅度谱)

12配备不同探测器所测得信号波形图

您可以根据需求选择不同型号的探测器信号分析仪,使其可以适配各种探测器,如NaI(Tl) 探测器、CZT探测器、HPGe 探测器、LaBr(Ce)探测器、BF3正比计数管等。采用波形数字化技术,只要探测器信号波形主要信息能够被探测器信号分析仪采集,那么对其综合分析就不是难事。


接口

NaI(Tl)接口示意图如下图所示:

13 NaI(Tl)探测器连线接口

14接线类型

探测器信号分析仪Mini-EasySpe 前面板如下图所示:

15 Mini-EasySpe 前面板

16 Mini-EasySpe 后面板

探测器信号分析仪Mini-EasySpe各部分接口功能说明如下表所示:

表格11探测器信号分析仪接口说明


面板
名称
说明
面板
低压
为前端探测器提供低压,注意接口上有1针脚标志,1-7管脚分别对应:+5V-5V+12V-12V+12VGNDGND

高压
为前端探测器提供高压,根据选型不同而不同

信号
提供外触发信号输入接口

通道X
使用

电源指示灯
接通电源并打开开关后,指示灯亮起

计数指示灯
探测器信号分析仪识别到探测器有效信号后,指示灯闪烁,计数率越高,指示灯闪烁越频繁

电源接口
连接适配器转换后的直流电源

USB接口
连接计算机USB接线

网络*
不使用


配件

表格12 Mini-EasySpe 配件


序号
名称
型号
单位
数量
1
探测器信号分析仪
Mini-EasySpe
1
2
BNC线缆
1.5m
1
3
SHV线缆
1m
1
4
USB/线缆
1m
1
5
交流适配器
GP25B13A-R1B/1M
1
6
电源线缆
0.5m
1
7
使用说明手册/软件使用手册/保修卡/合格证
1


危险

使用非标的组件可能会损坏仪器,甚至会发生人身危险!


快速入门

1.连接探测器对应线缆:高压线缆、低压线缆以及信号线缆。

2*.连接探测器信号分析仪与计算机之间的通讯线缆:USB线缆

3.打开前面板电源开关,前面板电源指示灯亮起。

4*.安装USB驱动“CP2102x_USB”,在设备管理器的端口上会发现“CP2102”的端口,这表明USB驱动已经安装成功。

21 USB驱动安装成功

5. 打开配套软件,在软件底部会显示“通讯正常”,这表明仪器与软件已正常连接。

这表明软件整套系统已能正常工作。

原理概述

31探测器信号分析仪原理框图

探测器信号分析仪整体功能框图如上图所示,内部由高压产生电路、低压产生电路和信号处理电路组成,其接口分别连接到探测的低压接口,高压接口和信号输出接口。探测器信号输入到信号处理电路后,前后经过模拟信号处理、模数转换(A/D)、FPGA以及接口电路。模拟信号处理部分对探测器输出信号进行接口匹配、预放大以及直流电平调整;模数转换将模拟信号转换为数字信号后发送到FPGA,在FPGA内进行相关数字信号处理,处理接口通过接口电路发送到计算机上进行二次分析和处理。

与传统模拟电路(主放、峰值保持、多道)不同的是,主要的滤波成型和信息提取均交由FPGA处理,同时,由于FPGA部具备复杂数字信号在线处理能力,因而可以集成多种数字信号处理功能。FPGA内部原理框图如下图所示:

32FPGA内部信息处理框架

经过模数转换后的数字信号进入FPGA后,首先经过信号读出模块将信号流水化读出,分为两路:1路发送到波形回传模块,用于传回有效波形数据;1路发送到滤波成型模块,对传回的波形进行滤波成型,提高信噪比,成型后分别发送到能谱统计模块和粒子信息模块进行处理,处理之后发送出能谱统计信息和粒子信息,交由数据打包模块发送到计算机。

需要说明的是,由于不同探测器输出的信号特征不尽相同(如幅度、信号上升时间、信号宽度等),因而需要匹配不同的数字信号处理算法,因此FPGA固件设计有参数设置机制,对于不同的探测器信号能够优化处理。


主要性能指标


名称
主要性能参数
采样率
80 MSPS
采集精度
14bit
非线性
<±0.5
电子学噪声
<
量程
5Vpp
数字信号处理
梯形成型、波形触发、峰值提取、波形回传/能谱回传/粒子信息回传
低压电源
±12V、±5V
高压电源
0~+1500V





附录2- EasySpe 2020 使用说明书





简介

欢迎使用能谱分析软件 EasySpe2020/

配合上前端的探测器信号分析仪Mini-EasySpe,EasySpe 2020 能够实现能谱测量参数的控制以及能谱的显示与分析。

能谱分析软件野云科技新一代数字化能谱仪的关键组件之一,同时也是新一代数字化能谱仪的控制和显示终端。关键功能如下:

能谱数据采的集与显示

探测器高压的设置与显示

数字信号处理参数设置

能谱的可视化调整与特征分析

能谱的保存与二次显示分析

系统要求

为确保 EasySpe 2020 正确运行,必须拥有一台符合最低系统要求,能够运行下表所列一种操作系统版本的计算机。

表格 11 系统要求


项目
最低规格
推荐规格
操作系统
Windows 7 或 Windows 10
32 位或 64 位版本

处理器
300 MHz
1 GHz以上
内存
512
MB
1
GB以上
可用磁盘空间*
1 GB
2 GB以上
端口*
USB 2.0 端口
USB 2.0 端口
USB 3.0 端口


首次使用软件

EasySpe2020 简单易用。当然在此之前,您必须了解基本的辐射探测知识!请按照下面指示进行软件首次使用。

1.安装软件     EasySpe 2020 免安装。只需要复制EasySpe 2020 整个文件夹到计算机中即可。

2*.安装驱动     计算机通过USB线缆与探测器信号分析仪相连。首次使用时您必须安装驱动。双击位于“CP210x_Universal_Windows_Driver”文件夹中的 “CP210xVCPInstaller_x64.exe”完成安装。在设备管理器的端口上会发现“CP2102”的端口,这表明USB驱动已经安装成功。

21 驱动安装成功

3.打开硬件   打开硬件电源。您会发现机箱的电源灯亮起。

4.打开软件   双击“EasySpe 2020.exe”进入软件界面。

5.开始操作   如果硬件正确连接,在软件界面底部会显示“通讯正常”,这表明EasySpe 2020已经与探测器信号分析仪正确通讯。

22 软件正常运行底部显示“通讯正常!”

快速入门

EasySpe2020在线测量步骤如下:

双击打开软件,进入主窗口界面,如下图所示。

31 主界面窗口

鼠标点击控制窗口硬件,显示窗口用于显示能谱仪测量的实时数据。

设置高压:控制窗口的高压预设值方框输入合适的高压数值,点击打开按钮,高压设置成功。注:不同的探测器所需的工作高压不尽相同,请事先查阅探测器说明书,避免高压设置过高损坏探测器。

设置阈值:阈值预设置方框输入合适的阈值,点击设置,阈值设置成功。

多道参数设置点击控制窗口预置按钮或者点击设置菜单-设置-多道设置,出现如图2对话框,设置多道参数。预置测量时间以秒为单位范围为1至16777215秒,多道增益可选1024、2048、4096、8192。放大倍数可选×1,×2,×4,×8。点确定,本次设置有效;点取消,本次设置无效,原来设置不变。

32 多道参数设置

开始测量:点击控制窗口测量,或者点击工具栏测量按钮,开始能谱测量,显示窗口实时显示测量数据。点击停止按钮,停止测量。点击清除按钮,清除本次测量数据。控制窗口中的“扩展”、“压缩”用于改变当前窗口水平显示道数。“↑”、“↓”改变当前窗口垂直方向的计数量程,“↑”减少计数量程,谱图形向上;“↓”增加计数量程,谱图形向下。“LOG”将垂直量程转换为对数显示(也可按键盘“L”)。在对数显示情况下,按“↑”、“↓”键转换为线性显示。

测量完成,分析谱数据。鼠标移动到能谱的任意位置,界面下方将会显示光标所在位置的道址,计数,能量(能量刻度之后才有意义)。若想分析某一能峰,点击菜单设置-加亮区设置,出现如图3所示对话框。输入想要分析的能峰左边界道址和右边界道址,点击设置,能峰即加亮。左键双击加亮区,加亮区信息即显示,如图4。

33 加量区设置与显示

能量刻度。点击菜单的设置-能量刻度,出现如图5所示对话框,设置能量刻度数据。

多道道数可用鼠标左键单击窗口内对应道数、键盘“←”、“→”左右移动光标,或在能量刻度窗口道数对应的输入框内输入道数值;对应能量在能量刻度窗口的能量输入框内输入(单位为 keV) ,鼠标按添加即将这组数据输入到能量刻度数据列表窗口中鼠标在列表窗口内选中某组能量刻度数据,该组数据即显示在下面的输入框中,此时可修改输入框中的数据,修改结束后按“更新”按钮即将输入框中的数据更新到列表框中鼠标在列表窗口内选中某组能量刻度数据,按“删除”按钮,即在列表框中删除该组数据。

34 能量刻度

保存文件。点击设置菜单的文件-保存,或者点击工具栏保存按钮,将当前活动窗口的能谱数据保存到硬盘,文件扩展名有.chn与.txt两种,加亮区信息和能量刻度信息同时保存到文件中。


能谱测量基础

能谱仪是显示射线强度随能量变化的测量仪器。不同测量对象、不同类型的能谱仪所测得的能谱形状不尽相同。例如,下面显示了EasySpe2020 软件上NaI(Tl)数字化能谱仪测量Cs-137放射源的能谱图

41 能谱测量界面

在进行能量刻度之后,能谱图的横坐标代表能量,其单位一般是“keV”;能谱图的纵坐标代表计数,其单位一般是“个”。同时,在能谱图的下方可以看到测量和计算参数,这方便于我们的统计分析。通过分析能谱图的形状,测量时间以及峰位等特征,可以帮助我们了解能谱仪所测量对象的放射性特征。

新一代数字化能谱仪

新一代数字化能谱仪是一台测量放射性的仪器。与传统模块电子学搭建的谱仪相比,新一代数字化能谱仪具有通用、灵巧以及完全软件化的特点。硬件搭建成功之后,所有操作在计算机的软件EasySpe 2020 上即可完成。在不同的实验中,可能会配置不同的探测器。在新一代数字化能谱仪中,您只需要重新选择EasySpe 2020 的配置文件即可完成软件匹配。



主要功能性能


名称
主要性能参数
测量控制
开始/停止/暂停/清除
高压设置
0~+1500V
阈值设置
0~ 5V
显示控制
横轴放大/缩小;纵轴放大/缩小;对数/线性坐标
探测器配置
可适配不同探测器
动态范围设置
500 mVpp/5Vpp可选
多道道数设置
1024/2048/4096/8192
放大倍数
1/8;1/4;1/2;1
能量刻度
手动输入峰位及能量,进行刻度
加亮区设置
设置左右边界
加亮区显示
显示能量分辨率以及中心道址
测量显示
光标、能量、计数、加亮区总计数、加亮区净计数、活时间、死时间
文件保存
二进制文件或txt文件


联系信息

地址:成都市高新区天府五街200号7号楼A区

电话:+86 02884494087



办公时间:周一至周五,09:00 至 17:00


技术支持电子邮件:tech@yeyun.com


昵称:
内容:
验证码:
提交评论
评论一下