12、基于SoPC的核素识别系统与无线电力传输系统研究

基于SoPC的核素识别系统与无线电力传输系统研究

1. 基于SoPC的核素识别系统

便携式γ谱仪应用广泛，国际原子能机构（IAEA）和电气与电子工程师协会（IEEE）对便携式放射性核素检测和识别仪器提出了要求。为增加系统设计的灵活性并减小硬件尺寸，引入了基于片上可编程系统（SoPC）的核素识别系统框架设计方案。

1.1 系统功能需求分析

核素识别系统的目标是通过分析多道脉冲幅度分析仪收集的光谱数据来识别核素类别。设计内容包括光谱数据收集过程和核素识别过程，需实现以下系统功能：
1. 数据采集 ：通过对核脉冲信号进行数字处理，提取有效峰以形成γ光谱数据。
2. 数据处理 ：对γ光谱数据进行定性分析，包括能量校准、光谱数据平滑、峰搜索、核素识别等。
3. 数据存储 ：读取和存储γ光谱数据和波形数据。
4. 工作状态显示 ：通过外围LED灯显示系统运行状况。
5. 数据通信 ：将收集的光谱数据和核素识别结果传输并显示在上位计算机中。
6. 其他 ：添加GPS定位信息。

1.2 SoPC软硬件设计

SoPC的软硬件协同设计技术是其开发的核心。SoPC硬件设计的本质是对现场可编程门阵列（FPGA）内部的门阵列进行重新分配，并构建FPGA内部的硬件平台，包括定制和添加外围知识产权（IP）核、微处理器、定位和布线等。基于此硬件平台的SoPC软件可以在微处理器中运行