quả nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phân tích biên độ đa kênh (MCA) cho thiết bị quan trắc cảnh báo phóng xạ môi trường

Các kĩ thuật ghi đo bức xạ được phát triển không ngừng kể từ khi hiện tượngphóng xạ được phát hiện bởi Becquerel vào năm 1896 đến nay. Vấn đề ghi đobức xạ cực kì quan trong trong các lĩnh vực liên quan đến hạt nhân. Các đầudò phóng xạ sẽ ghi nhận các tia phóng xạ từ môi trường bên ngoài. Nên chúngta cần một thiết bị để xử lý các tín hiệu mà đầu dò ghi được để có thể xác địnhđược phổ năng lượng bức xạ. Vì vậy máy đo phổ biên độ được ra đời để giảiquyết việc xử lý tín hiệu bức xạ.Các thiết bị ghi đo bức xạ được phát triển không ngừng. Ban đầu để đophổ vi phân ta sử dụng máy phân tích biên độ đơn kênh (SingleChannelAnalyzer – SCA). Tuy nhiên, nhược điểm của SCA là tốn rất nhiều thời gian.Hệ phân tích biên độ đa kênh (MultiChannel Analyzer – MCA) ra đời đã khắcphục được nhược điểm của SCA. Hệ phân tích biên độ đa kênh cho phép tathu được hình ảnh phổ bức xạ gamma một cách trực quan và nhanh chóng.Nhờ những ưu điểm vượt trội trong việc phân tích phổ bức xạ, MCA được coilà thiết bị chủ lực trong việc nghiên cứu và thí nghiệm về vật lý hạt nhân.Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp của mình, Tôi sẽ đi vào nghiên cứu,thiết kế và chế tạo một máy phân tích biên độ phổ đa kênh sử dụng trong quantrắc cảnh báo phóng xạ môi trường. Thiết bị sau khi được hoàn thiện sẽ dùngđể phân tích bức xạ, phóng xạ môi trường.Trong đồ án của mình tôi xin trình bày kiết quả nghiên cứu, thiết kế và chếtạo máy phân tích biên độ đa kênh (MCA) cho thiết bị quan trắc cảnh báophóng xạ môi trường. Nội dung của đồ án bao gồm:Chương I: Tổng quan về hệ phân tích biên độ đa kênh (MCA).Chương II: Thiết kế và chế tạo hệ phân tích biên độ đa kênh.Chương III: Viết phần mềm sử dụng trong hệ phân tích biên độ đa kênh.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN LỜI CẢM ƠN Hoàn thành đồ án này, em giúp đỡ, dạy, tạo điều kiện từ thầy, cô nhà trường, từ TS Đặng Quang Thiệu Ks Nguyễn Văn Sỹ toàn thể ban lãnh đạo, nhân viên trung tâm chiếu xạ Hà Nội – Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam động viên to lớn người thân Trước tiên, em xin cảm ơn TS Đặng Quang Thiệu Ks Nguyễn Văn Sỹ Hai thầy trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình em trình thực tập nghiên cứu đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô viện Kỹ thuật Hạt nhân & Vật lý Môi trường tận tình giảng dạy, bảo năm học qua, giúp cho chúng em có tảng kiến thức vững để chúng em hồn thành nghiên cứu thật tốt, khơng móng vững cho cho cơng việc tương lai chúng em sau Em gửi lời cảm ơn tới tồn thể thầy, cơ, tập thể cán trường Đại học Bách khoa Hà Nội cổ vũ, động viên từ em bỡ ngỡ đặt bước chân vào cổng trường đại học tận ngày hôm nay, cho em môi trường học tập tốt, tiếp thu nhiều kiến thức không sách Cuối em xin cảm ơn toàn thể ban lãnh đạo nhân viên trung tâm chiếu xạ Hà Nội – Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam tạo điều kiện tốt nhất, giúp đỡ cho em trình làm đồ án Hà Nội, tháng năm 2014 Sinh viên NguyễnTuấn Anh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt ADC Analog to Digital Bộ biến đổi tương tự Converter thành số CPU Central Processing Unit Vi xử lý MCA Multichannel analysers Phân tích biên độ đa kênh RAM Random access memory Bộ nhớ tạm thời ROM Read-only memory Bộ nhớ đệm PC Personal Computer Máy tính cá nhân SCA Single channel analyser Máy phân tích đơn kênh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU NỘI DUNG 11 CHƯƠNG I 11 TỔNG QUAN VỀ HỆ PHÂN TÍCH BIÊN ĐỘ ĐA KÊNH 11 Hệ phân tích đa kênh (MCA) 11 Hệ phân tích biên độ đa kênh dùng làm 11 Các kiểu MCA thường dùng 11 3.1 MCA phân tích biên độ 11 3.2 MCA phân tích thời gian 13 Cấu trúc MCA 14 Các đặc trưng MCA 15 5.1 Số kênh mã hoá (độ rộng kênh) 15 5.2 Độ phi tuyến tích phân 15 5.3 Độ phi tuyến vi phân 15 Đánh giá chất lượng MCA 16 6.1 Độ phân giải MCA 16 6.2 Thời gian biến đổi 17 6.3 Độ phi tuyến tích phân 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN 6.4 Độ phi tuyến vi phân 18 Các hệ phân tích máy biên độ đa kênh 19 Cấu tạo MCA sử dụng nhớ 22 Chức cấu tạo khối MCA 23 9.1 Khối ADC: 23 9.1.1Chức năng: 23 9.1.2Các kiểu ADC: 23 9.1.3Cấu tạo ADC Wilkinson 24 9.2 Chức vào cấu tạo nhớ 25 9.2.1Chức năng: 25 9.2.2Cấu tạo: 25 9.2.3Tìm hiểu nhớ MCA Canberra series 30 26 9.3 Khối hiển thị 30 CHƯƠNG II 33 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN TÍCH BIÊN ĐỘ ĐA KÊNH 33 Mục tiêu : 33 Giải pháp : 33 Sơ đồ khối máy phân tích biên độ đa kênh 35 3.1 Thiết kế khuếch đại phổ cho MCA 35 3.1.1Yêu cầu thiết kế khuếch đại phổ 35 3.1.2Cấu tạo sơ đồ nguyên lý khuếch đại phổ 36 3.2 Thiết kế biến đổi ADC MCA 46 3.2.1Yêu cầu thiết kế biến đổi ADC 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN 3.2.2Sơ đồ khối ADC 47 3.2.3Chức khối 48 3.2.4Nguyên lí hoạt động biến đổi ADC 49 3.2.4.1 Sơ đồ nguyên lí biến đổi ADC 49 3.2.4.2 Sơ đồ nguyên lí hoạt động mạch so sánh ngưỡng 50 3.3 Cấu tạo vi xử lí MCA 56 3.3.1Mục tiêu lựa chọn chip vi xử lý phù hợp 56 3.3.4Sơ đồ khối MCA dùng chip vi xử lý EZUSB AN2131 58 3.3.5Sơ đồ nguyên lí vi xử lý MCA 60 4.1 Sơ đồ ngun lí MCA hồn chỉnh 61 4.2 Thiết kế mạch in 63 4.3 Lắp ráp mạch 64 Kiểm tra sản phẩm 67 5.1 Kiểm tra khuếch đại phổ 67 5.2 Kiểm tra biến đổi ADC 70 5.2.1Khảo sát hoạt động so sánh ngưỡng biến đổi ADC 70 5.2.2Khảo sát độ phi tuyến tích phân biến đổi ADC 70 5.2.3Độ phi tuyến vi phân biến đổi ADC 75 5.3 Thông số đầu đầu khối MCA 76 5.3.1Thông số đầu khuếch đại 76 5.3.2Thông số đầu biến đổi ADC 77 Chương III 78 VIẾT PHẦN MỀM CHO MCA 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Phần mềm giao diện với máy tính MCA sử dụng labView 78 1.1 Sơ lược phần mềm labView 78 1.2 Các thành phần labview ứng dụng 79 1.3 Các hàm Labview 79 1.4 Phần mềm ngôn ngữ labView sử dụng MCA 84 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Thiết bị phân tích biên độ chế độ PHA 12 Hình 1.2 Thiết bị phân tích thời gian chế độ MCS 13 Hình 1.3 Sơ đồ khối MCA 14 Hình 1.4 Hệ biên độ xác định thời gian xử lý tín hiệu 17 Hình 1.5 Hệ xác định độ phi tuyến tích phân 18 Hình 1.6 Hệ thiết bị xác định độ phi tuyến vi phân 19 Hình 1.7 Máy phân tích biên độ đa kênh MCA series 40 CANBERRA 20 Hình 1.8 Card MCA ASA-100 cắm vào slot máy vi tính CANBERRA 20 Hình 1.9 InSpector 2000 – Máy phân tích đa kênh ghép với máy vi tính dựa công nghệ DSP 21 Hình 1.10 Sơ đồ khối MCA sử dụng nhớ 22 Hình 1.11 Sơ đồ khối giản đồ thời gian ADC Wilkinson 24 Hình 1.12 Tổ chức nhớ 1024 kênh, 106 số đếm kênh 25 Hình 1.13 Sơ đồ khối tổ chức nhớ MCA Canberra Series 30 26 Hình 1.14 Tổ chức nhớ MCA Canberra C30 28 Hình 1.15 Tổ chức nhớ digit D8 29 Hình 1.16 Màn hình hiển thị 30 Hình 1.17 Hiển thị nội dung nhớ 30 Hình 1.18 Ma trận hiển thị kí tự: a) Ma trận hàng cột, b) Tín hiệu video cho cột đầu tiên, c) Hiển thị ký tự 31 Hình 1.19 Bộ phát ký tự 31 Hình 2.1 Sơ đồ khối máy phân tích biên độ đa kênh 35 Hình 2.2 Sơ đồ khối khuếch đại phổ 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Hình 2.3 Sơ đồ ngun lí mạch khuếch đại 38 Hình 2.4 Dạng xung vào mạch khuếch đại 39 Hình 2.5 Mạch vi phân tín hiệu vào khử điểm không 40 Hình 2.6 Dạng xung qua mạch vi phân tín hiệu khử điểm khơng 40 Hình 2.7 Mạch khuếch đại điều chỉnh hệ số biến trở 41 Hình 2.8 Dạng xung qua khối khuếch đại đảo pha 42 Hình 2.9 Dạng xung qua mạch khuếch đại không đảo pha 42 Hình 2.10 Mạch tạo dạng tín hiệu 43 Hình 2.11 Dạng xung qua mạch tạo dạng 44 Hình 2.12 Mạch khuếch đại số 45 Hình 2.13 Dạng xung qua mạch khuếch đại số 45 Hình 2.14 Sơ đồ khối ADC 47 Hình 2.15 Sơ đồ ngun lí ADC 49 Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh ngưỡng 50 Hình 2.17 Dạng xung vào để phân tích 51 Hình 2.18 Dạng xung ngưỡng thấp 52 Hình 2.19 Dạng xung ngưỡng cao 53 Hình 2.20 Dạng xung cổng GATE mức thấp 54 Hình 2.21 Dạng xung giữ đỉnh 54 Hình 2.22 Mạch điều khiển logic ADC 55 Hình 2.23 Sơ đồ chân AD7472 56 Hình 2.24 Sơ đồ khối MCA sử dụng vi xử lý EZUSB AN2131 58 Hình 2.25 Sơ đồ ngun lí vi xử lý 60 Hình 2.26 Sơ đồ ngun lí MCA 62 Hình 2.27 Sơ đồ mạch in 63 Hình 2.28 Sơ đồ lắp ráp MCA 65 Hình 2.29 Mạch MCA hồn thiện 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Hình 2.30 Vi phân lối vào khử điểm khơng 67 Hình 2.31 Tầng khuếch đại thứ dạng xung 68 Hình 2.32 Tầng khuếch đại thứ hai dạng xung 68 Hình 2.33 Mạch tạo dạng xung Gauss 69 Hình 2.34 Tầng khuếch đại điều khiển số 69 Hình 2.35 Tạo đường sở tăng cơng suất lối 69 Hình 2.36 Đồ thị phi tuyến tích phân 71 Hình 2.37 Khảo sát độ phi tuyến tích phân 72 Hình 2.38 Tính tốn độ phi tuyến tích phân 74 Hình 2.39 Độ phi tuyến vi phân 75 Hình 2.40 Đồ thị phi tuyến vi phân 76 Hình 3.1 Bảng hàm chức 80 Hình 3.2 Bảng hàm file-I/O 81 Hình 3 Bảng hàm Time & Dialog 81 Hình 3.4 Bảng hàm String 82 Hình 3.5 Bảng hàm Analyze 83 Hình 3.6 Phần mềm labView điều khiển MCA 84 Bảng 1.1 Chức kênh 27 Bảng 1.2 Bảng lựa chọn dòng MD4, MD2 MD1 27 Bảng 2.1 Thông số chip ADC 34 Bảng 2.2 Thông số biên độ xung đầu vào số kênh 71 Bảng Thống số tương quan số kênh thực tế kênh lý tưởng 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN MỞ ĐẦU Các kĩ thuật ghi đo xạ phát triển không ngừng kể từ tượng phóng xạ phát Becquerel vào năm 1896 đến Vấn đề ghi đo xạ quan trong lĩnh vực liên quan đến hạt nhân Các đầu dò phóng xạ ghi nhận tia phóng xạ từ mơi trường bên Nên cần thiết bị để xử lý tín hiệu mà đầu dò ghi để xác định phổ lượng xạ Vì máy đo phổ biên độ đời để giải việc xử lý tín hiệu xạ Các thiết bị ghi đo xạ phát triển không ngừng Ban đầu để đo phổ vi phân ta sử dụng máy phân tích biên độ đơn kênh (Single-Channel Analyzer – SCA) Tuy nhiên, nhược điểm SCA tốn nhiều thời gian Hệ phân tích biên độ đa kênh (MultiChannel Analyzer – MCA) đời khắc phục nhược điểm SCA Hệ phân tích biên độ đa kênh cho phép ta thu hình ảnh phổ xạ gamma cách trực quan nhanh chóng Nhờ ưu điểm vượt trội việc phân tích phổ xạ, MCA coi thiết bị chủ lực việc nghiên cứu thí nghiệm vật lý hạt nhân Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp mình, Tơi vào nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy phân tích biên độ phổ đa kênh sử dụng quan trắc cảnh báo phóng xạ mơi trường Thiết bị sau hồn thiện dùng để phân tích xạ, phóng xạ mơi trường Trong đồ án tơi xin trình bày kiết nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy phân tích biên độ đa kênh (MCA) cho thiết bị quan trắc cảnh báo phóng xạ mơi trường Nội dung đồ án bao gồm: Chương I: Tổng quan hệ phân tích biên độ đa kênh (MCA) Chương II: Thiết kế chế tạo hệ phân tích biên độ đa kênh Chương III: Viết phần mềm sử dụng hệ phân tích biên độ đa kênh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN xác định số kênh lý tưởng ứng với biên độ xung vào Bảng số liệu biểu diễn độ sai lệch số kênh lý tưởng số kênh thực tế Bảng Thống số tương quan số kênh thực tế kênh lý tưởng Độ lệch giữ STT Biên độ đầu Số kênh Số kênh thực nghiệm vào(V) (Thực nghiệm) (Lý tưởng) lý tưởng 0.03000 97 96.6411 -0.3589 0.04005 128 127.8464 -0.15365 0.05010 159 159.0516 0.0516 0.07005 221 220.9964 -0.00365 0.09000 283 282.9411 -0.0589 0.10005 314 314.1464 0.14635 0.12000 376 376.0911 0.0911 0.14010 439 438.5016 -0.4984 0.16005 500 500.4464 0.44635 10 0.18000 562 562.3911 0.3911 11 0.20010 625 624.8016 -0.1984 12 0.22001 687 686.6066 -0.39337 13 0.24000 749 748.6911 -0.3089 14 0.26010 811 811.1016 0.1016 15 0.28005 873 873.0464 0.04635 16 0.30000 935 934.9911 -0.0089 17 0.32010 997 997.4016 0.4016 18 0.34005 1059 1059.346 0.34635 19 0.36000 1121 1121.291 0.2911 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 73 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN 20 0.38010 1184 1183.702 -0.2984 21 0.40005 1246 1245.646 -0.35365 22 0.42000 1308 1307.591 -0.4089 23 0.44010 1370 1370.002 0.0016 24 0.46005 1432 1431.946 -0.05365 25 0.48000 1494 1493.891 -0.1089 26 0.50010 1556 1556.302 0.3016 27 0.52005 1618 1618.246 0.24635 28 0.54000 1680 1680.191 0.1911 29 0.56010 1743 1742.602 -0.3984 30 0.58005 1805 1804.546 -0.45365 Khi độ phi tuyến tích phân máy phân tích đo phổ đa kênh là: INL% = ∆dmax ℎ 100 = 0.446 100 = 0.022% 2000 Hình ảnh đánh giá độ sai lệch của số kênh thực tế đo so với số kênh lý tưởng hình 2.38 0.6 0.4 0.2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 -0.2 -0.4 -0.6 Hình 2.38 Tính tốn độ phi tuyến tích phân ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 74 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Ta thấy độ phi tuyến tích phân máy phân tích phổ đa kênh thông thường nằm khoảng 0.05% đến 0.5% giá trị tích phân thơng lượng Nhưng độ phi tuyến tích phân MCA thiết kế có độ phi tuyến tích phân 0.022% Như với độ phi tuyến tích phân máy đo phổ đa kênh thiết kế phù hợp với yêu cầu mà thiết kế đặt 5.2.3 Độ phi tuyến vi phân biến đổi ADC Ta khảo sát độ phi tuyến vi phân cách sử dụng máy phát xung cho biên độ liên tục quét vùng ADC phân tích Bằng cách sử dụng máy phát xung có thơng số sau: o Tần số = 1kHz o Biên độ xung vào nhỏ = 0V o Biên độ xung vào lớn =7.5V Ta sử dụng phần mềm labView ghi nhận kết độ phi tuyến vi phân hình 2.39 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 2.39 Độ phi tuyến vi phân ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 75 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN 56000 55500 55000 54500 54000 53500 53000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 2.40 Đồ thị phi tuyến vi phân Từ kết thu từ thí nghiệm, ta tính tốn độ phi tuyến vi phân : DNL% = Nmax − Navg 100 = 55598 − 54806 100 = 1.44% 54806 Kết thu sau khảo sát độ phi tuyến vi phân cho kết nằm khoảng đo máy phân tích phổ đa kênh thơng thường từ 0.2% đến 2% Như máy phân tích phổ đa kênh thiết kế đáp ứng yêu cầu đề 5.3 Thông số đầu đầu khối MCA 5.3.1 Thông số đầu khuếch đại Sau hiệu chỉnh xong ta có khối khuếch đại với thông số sau :  Đầu khuếch đại biên độ khoảng từ 0V đến 10V  Độ rộng xung sau khuếch đại 6µS  Dạng xung theo chuẩn dạng Gauss  Hệ số khuếch đại thay đổi từ bên ngồi qua chiết áp xoay qua mạch biến đổi số-tương tự Với thông số khuếch đại ta thiết kế hoàn thiện đáp ứng đầy đủ yêu cầu toán đặt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 76 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN 5.3.2 Thông số đầu biến đổi ADC Như vậy, theo nguyên lý thiết kế hiệu chỉnh ta khối biến đổi tương tự-số ADC có thơng số sau:  Thời gian biến đổi 7μS  Độ phi tuyến tích phân 0,022%  Độ phi tuyến vi phân 1,44%/90% thang đo Với thông số khuếch đại ta thiết kế hoàn thiện đáp ứng đầy đủ yêu cầu toán đặt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 77 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Chương III VIẾT PHẦN MỀM CHO MCA Phần mềm giao diện với máy tính MCA sử dụng labView Máy khuếch đại phổ đa kênh (MCA) cần phải cài đặt chương trình cho chip vi xử lý phần mềm giao diện với PC Từ yêu cầu ta sử dụng hai phần mềm phần mềm labView phần mềm Keil51 để điều khiển MCA hoạt động Phần mềm cho PC dựa ngôn ngữ Labview Phần mềm dùng để giao diện với người sử dụng Người sử dụng đặt thời gian đo, hệ số khuếch đại, cao áp, điều khiển q trình đo đạc, tính tốn xử lý số liệu, lưu trữ phổ số liệu vào file Phần mềm viết cho chip Keil51 biên dịch lưu giữ nhớ serial EEPROM Phần mềm có nhiệm vụ điều khiển chu trình làm việc ADC, thu thập số liệu gửi sang máy tính theo kết nối USB 1.1 Sơ lược phần mềm labView LabView phần mềm viết nhằm mục đích phát triển ứng dụng rộng lớn đo lường điều khiển giống ngôn ngữ lập trình C, nhiên labView khác với ngơn ngữ lập trình C trình ứng dụng có VI (virtual intrument )nằm thư viện labview, số ứng dụng đặc biệt labview tạo giao diện để người dùng quan sát cách trực quan tượng vật lí thực tế Khác với ngơn ngữ lập trình văn để tạo dòng lệnh hay mã lệnh Trong labview lại sử dụng ngơn ngữ lập trình đồ hoạ để tạo chương trình ứng dụng đặc biệt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 78 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN LabView (Laboratory Vitual Instrument Engineering Workbench) ngơn ngữ lập trình đồ hoạ thay hàng văn để tạo ứng dụng Trái với ngơn ngữ lập trình văn sở, nơi mà hướng dẫn mệnh lệnh thực chương trình, labview sử dụng lập trình lưu đồ, luồng liệu thực sơ đồ khối xác định mệnh lênh thực VI hàm chức Các VI, hay thiết bị ảo, chương trình labview mà bắt chước dụng cụ vật lí 1.2 Các thành phần labview ứng dụng Labview bao gồm thư viện hàm chức công cụ phát triển thiết kế đặc biệt dành cho thiết bị điều khiển Các chương trình labview gọi dụng cụ ảo xuất hoạt động chúng mô dụng cụ thực tế Tuy nhiên, chúng tương tự tới chức chương trình ngơn ngữ truyền thống Các VI có hai tương tác : tương tác giao diện người dùngvà mã nguồn tương đương truy nhập thông số từ tầng VI cao Labview có ba thành phần là: Bảng giao diện( The front panel), sơ đồ khối( The block diagram), biểu tượng đầu nối (the icon/connect) 1.3 Các hàm Labview Việc khai thác mạnh Labview lĩnh vực phụ thuộc nhiều vào khả khai thác thư viện hàm Labview Thư viện hàm Labview hình tượng hố bảng Function Người sử dụng dễ dàng truy cập hàm cần dùng cách kích chuột vào biểu tượng bảng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 79 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Hàm Boolean – Boolean Function: Chứa hàm logic and, or, xor, nand, nor hàm logic phức tạp khác Đường dẫn truy cập: Function Boolean Biểu tượng hàm Boolean Hàm cấu trúc – Structures Function: bao gồm vòng lặp For, While, cấu trúc Case, Sequence, biến toàn cục cục Đường dẫn truy cập Function Structures Biểu tượng hàm Structures Hình 3.1 Bảng hàm chức Hàm File I/O – File I/O function : Thực chức cho tập tin lưu, mở tập tin theo dạng nhị phân, spreadsheet, đóng tập tin… Ngồi hàm chứa chức mở rộng khác lưu tữ liệu Đường dẫn truy cập: Function File I/O Biểu tượng hàm File I/O: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 80 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Hình 3.2 Bảng hàm file-I/O Hàm Time Dialog – Time & Dialog function: xác định dòng thời gian, đo khoảng thời gian trơi trì hỗn tiến trình khoảng thời gian xác định Hàm error trả lỗi sơ đồ khối mà người sử dụng lập trình Đường dẫn truy cập hàm Time & Dialog Biểu tượng hàm Time & Dialog: Hình 3 Bảng hàm Time & Dialog ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 81 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Hàm chuỗi – String Function: Gồm nhiều hàm con, hàm lại chứa nhiều hàm chức riêng biệt khác Điều tạo tập hợp nhiều chức riêng biệt bổ trợ hữu ích cho người lập trình Labview Đường dẫn truy cập: Function String Biểu tượng hàm String: Hình 3.4 Bảng hàm String Hàm phân tích – Analysis Function: Thư viện phân tích Labview bao gồm VI có chức thực phép phân tích số rộng rãi, tạo tín hiệu xử lý tín hiệu, tạo đường cong phù hợp, đo đạc hàm phân tích khác Đường dẫn truy cập: Function Analyze Biểu tượng hàm Analyze: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 82 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Hình 3.5 Bảng hàm Analyze Hàm thu nhận liệu – Data Acquisition function: Thư viện thu nhận liệu LabVIEW có VI sau: Analog input Vis, Analog Output Vis, Digital I/O VIs, Signal Conditioning Vis, Counter Vis, Calibration and Configuration Vis ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 83 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 1.4 VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Phần mềm ngôn ngữ labView sử dụng MCA Hình 3.6 Phần mềm labView điều khiển MCA Phần mềm labView sử dụng cho máy phân tích biên độ đa kênh sử dụng khối là: khối CONTROLLER, khối TIME AND AMPLIFIER, khối PARAMETERS, khối DISLAY SPECTRUM khối MCA SPECTRUM  Khối CONTROLLER: dùng để điều khiển hoạt động MCA Trong khối có bốn nút là: - Strart: Dùng để bắt đầu cho MCA hoạt động ghi nhận phổ xạ - Stop: Dùng để dừng trình ghi nhận phổ xạ - Clear: Dùng để xoá liệu ghi trước - Exit: Dùng để tắt chương trình ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 84 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN Khối TIME AND AMPLIFIER: Chức khối cài đặt thời gian đo tín hiệu điều chỉnh hệ số khuếch đại số - Presetime: Dùng để cài đặt thời gian đo cho máy phân tích phổ đa kênh - Elapsed time: Chỉ thời gian đo máy phân tích phổ đa kênh - Fine gain: Dùng để điều hệ số khuếch đại số khuếch đại tín hiệu  Khối PARAMETERS: Biểu thị thơng số sau đo máy phân tích biên độ đa kênh  Khối DISLAY SPECTRUM: Dùng để điều khiển hiển thị lưu trữ liệu - Channel: Dùng để điều chỉnh nội dung hiển thị số kênh - Save file: Dùng để lưu trữ liệu đo - Open file: Dùng để mở liệu lưu  Khối MCA SPECTRUM: Dùng để biểu diễn hình dạng phổ liệu sau đưa từ MCA máy tính ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 85 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN KẾT LUẬN Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp hướng dẫn tân tình Thầy Đặng Quang Thiệu giúp đỡ phòng điện tử trung tâm chiếu xạ hà nội Em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong báo cáo em thực công việc sau:  Tìm hiểu tổng quan máy phân tích biên độ đa kênh(MCA)  Phân tích cấu tạo máy phân tích biên độ đa kênh (MCA)  Thiết kế chế tạo máy biên độ đa kênh (MCA)  Viết chương trình phần mềm cho máy biên độ đa kênh (MCA) Sau qua thời gian nguyên cứu em hiểu rõ máy phân tích biên độ đa kênh Một thiết bị có ứng dụng nhiều quan trọng việc đo phổ xạ ngành kĩ thuật hạt nhân Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Đặng Quang Thiệu toàn thể anh chị phòng điện tử trung tâm chiếu xạ Hà Nội, cung cấp nhiều tài liệu hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin cảm ơn thầy Ngô Tiến Phán dạy dỗ giúp đỡ em kiến thức điện tử hạt nhân ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 86 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HẠT NHÂN TÀI LIỆU THAM KHẢO Th.S Ngô Tiến Phán, Bài giảng môn Điện tử hạt nhân PGS.TS Nguyễn Ngọc Lâm, Điện tử hạt nhân Nguyễn Đức Hòa Điện tử hạt nhân Nhà xuất giáo dục 2012 Ngô Tiến Phán Điện tử hạt nhân Kĩ thuật xung số Đặng Quang Thiệu Nghiên cứu chế tạo thiết bị quan trắc cảnh báo sớm xạ.Báo cáo tổng kết Đề tài khoa học công nghệ cấp 2008-2010 Franklyn Clikeman ; Nuclear Detectors J.Pahor, Slovenia; Nucleonics - Analog – Experiments IAEA- TECDOC-426 ; Trobleshooting in Nuclear Instruments, 1987 Sandor Rozsa ; Nuclear Measurements in Industry, Budapest, 1989 10 Heinz Rongen ; Universal Analog/Digital and SCA/MCA Input/Output ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 87 ... tích biên độ đa kênh (MCA) cho thiết bị quan trắc cảnh báo phóng xạ mơi trường Nội dung đồ án bao gồm: Chương I: Tổng quan hệ phân tích biên độ đa kênh (MCA) Chương II: Thiết kế chế tạo hệ phân tích. .. kênh sử dụng quan trắc cảnh báo phóng xạ mơi trường Thiết bị sau hồn thiện dùng để phân tích xạ, phóng xạ mơi trường Trong đồ án tơi xin trình bày kiết nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy phân tích. .. 33 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN TÍCH BIÊN ĐỘ ĐA KÊNH 33 Mục tiêu : 33 Giải pháp : 33 Sơ đồ khối máy phân tích biên độ đa kênh 35 3.1 Thiết kế khuếch đại phổ cho