采用ARM7的S3C44BOX的嵌入式定量分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　1 系統(tǒng)原理及總體方案設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)原理

　　Γ射線，它與物質(zhì)的相互作用主要是光電效應(yīng)。不同物質(zhì)由于原子序數(shù)不同，對(duì)Γ射線的質(zhì)量系數(shù)也明顯不同，意味著按不同比例配制的煤與矸石的混合燃料，其吸收系數(shù)會(huì)發(fā)生明顯變化，因此通過(guò)放射性強(qiáng)度的測(cè)量，可以分析混合燃料中煤與矸石的混合比例。

　　用單能、窄束Γ射線照射混合燃料，經(jīng)理論推導(dǎo)可得：

　　式中：Αc，Αg分別為混合燃料中煤、矸石的重量百分比;Μc，Μg，Μp分別為煤、矸石、混合燃料的質(zhì)量吸收系數(shù);Μm為待測(cè)的質(zhì)量吸收系數(shù);I0，I分別為Γ射線穿過(guò)物體前、后的強(qiáng)度;V為標(biāo)準(zhǔn)樣品盒的凈容積，D為盒內(nèi)樣品厚度，二者均可看作已知常量;Ρ為樣品密度。

　　因此只需要測(cè)出Γ射線照射混合燃料前后的強(qiáng)度及混合燃料的質(zhì)量，就可以計(jì)算出煤、矸石的重量百分比。

　　1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)主要包括Γ射線源、探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集電路、精密電子天平、S3C44BOX硬件平臺(tái)、LCD顯示屏、網(wǎng)絡(luò)接口。硬件框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)的核心是S3C44BOX微處理器，它是Samsung公司推出的16/32 B RISC處理器，采用2.5 VARM7TDMI內(nèi)核，0.25/Μm工藝的COMS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)編譯器。它提供了豐富的內(nèi)置部件，主要包括8 KB Cache、內(nèi)部SRAM、帶自動(dòng)握手的2通道URAT、4通道DMA、系統(tǒng)管理器、RT-C、I/O端口、LCD控制器等，很好地滿足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。S3C44BOX可以很方便地?cái)U(kuò)展一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。另外S3C44BOX提供了70多個(gè)I/O端口，極大地方便了以后的功能擴(kuò)展。

　　信號(hào)采集電路采集Γ射線的能量信號(hào)，精密電子天平同步測(cè)量混合燃料的質(zhì)量信號(hào)，并通過(guò)RS 232串口將數(shù)據(jù)傳送到處理器，S3C44BOX對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到煤與矸石的混合比例，將其顯示在LCD屏上，同時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程PC，以備后期分析。

　　2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

　　2.1 Γ射線強(qiáng)度檢測(cè)部分

　　由探測(cè)器、線性放大電路、脈沖幅度分析電路等幾部分組成，原理框圖如圖2所示。

　　NaI閃爍探測(cè)器輸出與入射Γ射線成正比的脈沖信號(hào)，入射Γ射線強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)探測(cè)器輸出的脈沖數(shù)就越多。