基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合图1至图16对本发明作详细说明。实施例1一种基于高速fpga核心的双模式辐射剂量仪，如图1，包括外围电路模块和利用fpga构建的核心处理器，所述外围电路模块包括gm计数器、信号采集模块、信号处理模块、高低压切换模块、电源模块、功能切换模块，所述gm计数器、信号采集模块、信号处理模块、核心处理器、高低压切换模块依次串接形成一个回路，所述功能切换模块分别单独连接到核心处理器，所述电源模块连接到核心处理器和gm计数器、信号采集模块、信号处理模块、高低压切换模块、功能切换模块；所述gm计数器用于将辐射强度信号转换为电脉冲信号；所述信号采集模块连接到gm计数器，用于采集gm计数器的电脉冲信号得到模拟信号；所述信号处理模块用于将信号采集模块采集到的模拟信号转换为数字信号；所述高低压切换模块用于根据核心处理器的控制信号，控制gm计数器阳极电压以控制gm计数器的工作状态；
阿斯卡电磁阀VCEFCP8531G301MO
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ASCO脉冲阀JPIS8314B301
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ASCO燃气电磁阀8316G064MBMO
ASCO气动阀L12BA452BG00061
ASCO气控阀J22BA452CG60S61
阿斯卡防爆电磁阀L01SA4594G00061
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所述功能切换模块用于切换时间模式和计数模式，核心处理器判断功能切换模块中选择的是时间模式时，执行时间模式程序；当核心处理器判断功能切换模块中选择的是计数模式时，执行默认的计数模式；当功能切换模块未选择模式时，默认开启计数功能，同时核心处理器对gm计数器进行计时，计时未达到时间阈值时，等待再次判断，当计时达到时间阈值时，判断计数值是否小于计数阈值频率，当小于计数阈值频率时选择计数模式，执行默认的计数模式；当达到计数阈值频率时，选择时间模式，执行时间模式程序；所述电源模块用于给整个外围电路模块和核心处理器供电。工作原理：本发明所述的一种基于高速fpga核心的双模式辐射剂量仪，针对盖格计数器的固有缺点，基于time-to-count测量原理，设计了一种基于高速fpga核心的双模式辐射剂量仪，有效的拓展了盖格计数器的量程范围，延长了探测器的使用寿命，本方案的主控核心处理器是fpga，fpga工作频率高、计时更加准确、功能可定制、扩展方便。因此，采用fpga为核心基于niosii的处理器，能够更好发发挥time-to-count方法的优点，实现辐射的宽量程测量。如图6，第一步要根据自身需求定制一个niosii软核处理器作为核心处理器，cpu的选型由系统需求决定，辐射仪剂量率的浮点运算会消耗处理器大量的内部资源，本方案选择了快速型niosii/f型处理器，该处理器具有浮点运算硬件加速功能，只需手动添加即可。然后将核心处理器的时钟频率设置为100mhz。本方案的流程框图如图2-图4，仪器内部使用一个gm计数器(即盖革计数器)作为探测元件，将信号采集模块连接到gm计数器，信号处理模块一端连接信号采集模块，另一端连接到核心处理器，高低压切换模块两端分别连接到信号采集模块和核心处理器，电源模块、功能切换模块分别单独连接到核心处理器；在测量过程中，当辐射强度较低时，自动进入计数模式，计数模式运用脉冲计数方法；当辐射强度较高时，自动进入时间模式来实现模式自动切换，时间模式采用time-to-count测量方法，也可以根据需求手动选择模式，从而实现一机多用，如图5，是本方案的双模式误差随剂量率的变化图，由图5可以得知，在高剂量率时，选择时间模式，即time-to-count测量方法，比传统计数模式的误差低很多。实施例2本方案在实施例1的基础上，进一步地，所述外围电路模块还包括超阈值报警模块、oled显示模块和通讯模块，所述超阈值报警模块、显示模块和通讯模块分别单独连接到核心处理器；所述电源模块连接到超阈值报警模块、oled显示模块和通讯模块；所述显示模块根据核心处理器的处理后的数据显示计数率和等待时间；所述超阈值报警模块根据核心处理器的告警信号警告危险状态；所述通讯模块用于核心处理器和外部进行通讯。
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WT8551AOO1MMS DC24V
HB8316D15VMB
H78344G44
EFL8316G304
8210G56
S100
8320G174
HT8320G186
PA11B
19000006
8342G703
SCG353A047
430-04155
8344G072
8210G037
MP-C-080 272610-058-D AC220V
G551A002MS
EF8320GOO3MS
8320G192
8320G184MS
进一步地，如图7，所述超阈值报警模块包括蜂鸣器、三极管q2、二极管和发光二极管led3，其中三极管q2的b极连接到核心处理器，三极管q2的e极连接到电源模块，三极管q2的c极连接到蜂鸣器bz1的正极，蜂鸣器bz1负极接地；在蜂鸣器bz1两端反向并联一个二极管；所述发光二极管led3的负极接地，正极接到核心处理器。蜂鸣器bz1选用的是3.3v有源电磁式蜂鸣器，三极管q2选用s9012，s9012是一种常见的pnp型功率三极管，r10的取值为1kω(取值太大会使三极管进入放大区，取值太小会导致电流过大烧坏三极管)。三极管的b极通过r10接到fpga的p8引脚，e极接到3.3v，c极接一个15ω的电阻r16到蜂鸣器正极，蜂鸣器的负极接地，由于所选的蜂鸣器内部有电感线圈，通电时储存电能，突然断开之后的瞬间会产生较大的反电动势，所以在蜂鸣器的两端反向并联一个1n4148二极管来遏制反峰电压。当辐射值低于阈值时，p8输出高电平，b极和e极之间的压差几乎为0，b极和e极断开，三极管截止，e极和c极不导通，蜂鸣器bz1不发声，同时l6输出低电平，led3不发光；当辐射值超过阈值时，p8输出低电平，b极和e极之间的压差约为3.3v，b极和e极导通，三极管饱和导通，e极和c极导通，蜂鸣器bz1发声，同时l6输出高电平，led发光。进一步地，所述通讯模块采用蓝牙模块，该模块具体参数如下：型号：hc-05；空中速率：2mbps；工作频段：2.4g；通信电流：15ma；输入电压：3.3v，电源自带防反接；发射功率：4dbm；通信距离：空旷环境下为10m。该模块共有6个引脚接口，其中state、en分别是蓝牙状态引出脚和使能端，实验中没有使用，将它们悬空。使用该模块不需要电平转换，rxd引脚直接接上fpga的l6引脚，l6引脚已经被定义为软核处理器的txd端口。同样的，txd引脚直接接上fpga的n6引脚，n6引脚已经被定义为软核处理器的rxd端口，这样配对成功后就可以进行全双工串口通信了。vcc接上+3.3v电源，gnd接地。进一步地，所述电源模块包括低压电源和高压电源，所述低压电源提供+12v、+3.3v、+2.5v、+1.2v这4种规格的直流电源，高压电源提供gm计数器工作所需的高压直流电源，其中：显示模块内部驱动芯片如图8，我们选用oled模块作为本方案中的显示模块，用来显示计数率和等待时间，该模块所需要的关键元器件是oled，oled中文名称是有机发光显示器，在有电流流过时内部的有机材料就会发光。通常应用于手机屏幕、电视机和嵌入式设备中。本实施例所用的屏幕是中景园电子科技有限公司生产的1.3寸点阵oled，oled的显示区域是132×64的点阵，可显示汉字、ascll、图案等。oled关键电气参数见下表1。
