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维普资讯 第 23卷 第 6期 核 电子学与探测技术 VoI．23 No．6 2003年 11月 NuclearElectronics8LDetectionTechnology Nov． 2003 ，)，射线密度计系统的硬软件设计 李正平 ，吴瑞生，张永明，王胡舰 (中国科学技术大学近代物理系，安徽合肥 230027) 摘要：简要介绍了7射线密度计系统的工作原理，叙述了一种基于 8098单片机的挖泥船密度计系 统的硬软件设计。具有测量精度高、抗干扰性能好、成本低、操作简便等特点。 关键词：密度计；单片机；模块 ；光电隔离；中断 中图分类号：O571．33 文献标识码 ： A 文章编号： 0258—0934(2003)06—0560—3 输入部分对输入信号进行处理，见图3。密 l 7射线密度计工作原理 度探头输 出的负脉冲信号经 由长 电缆 (50～ 挖泥船泥浆密度计 (图 1)利用 7射线吸收 100m)送入主机。由于信号前沿较陡、幅度较小 原理实现物质密度的非接触在线测量。当7射 (几十到几百 mV)，且含有噪声 ，所 以选用专 门 线穿过物质后，其强度 的衰减满足指数衰减关 集成电路对其进行放大、甄别、成形 。 系 I= Ioexp(一 m,pd) (1) 式 中： 、JD、d是被测物质 的质量吸收 系数 (cm ／g)、密度 (g／cm。)和厚度 (cm)，Z0~I为吸 收前后的7射线强度。 实验表明，如果选择合适的7射线能量 ，可 图 1 密度计示意图 使 的衰减只与JD、d有关。对于挖泥船密度计 系统，可 以推得泥浆的密度与计数的关系为[1] = + (1nⅣ 一 lnⅣ)+ A (2) 式中 Ⅳ 为管道内充满清水时的计数 ，Ⅳ 为管 道内充满泥浆时的采样计数值 。 2 系统硬件设计 图2 系统硬件框图 系统采用 Intel公司的8098单片机进行开 发，选 用 EPROM 2764为其 程序存 储器， RAM6264为 其 数 据 存 储 器，8D 触 发 器 74LS373作为地址锁存器。系统总体框图见图 2。主要 由输入、输出、单片机系统和电源4部分 图 3 输入电路原理框图 组成。 由于密度计工作现场的工况非常恶劣，共 模干扰特别严重，因此系统设计时采用光电耦 收稿 日期 ：2002—12—05 合器将系统前端信号采集处理部分与单片机系 作者简介：李正平 (1979一)，男，安徽宣城人，中国科 统完全隔离，以消除高内阻干扰信号的影响。考 学技术大学近代物理系博士生． 虑到探测器输 出信号的随机特性，其瞬时波特 560 维普资讯 率可能很高，为保证密度信号的正常传输，系统 样采用光电耦合器将单片机系统与输出电路部 设计采用了高速光电耦合器。 分完全隔离，因系统要求每 5s输 出一次密度 鉴于设计思想要求，本系统既能单独使用， 值，故普通光耦就可以满足要求，但因为读写控 又可以作为整个监控系统的下位机 ，因而必须 制信号脉宽较窄，不能使光耦正常工作，因此采 具有密度信号输出功能。即将采集的信号处理 用了脉冲展宽电路对读写控制信号进行展宽