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采用ARM7的S3C44BOX的嵌入式定量分析系统设计方案

作者: 时间:2016-11-28 来源:网络 收藏
  煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的黑灰色岩石。全国现有矸石山1500余座,堆积量30亿吨以上,占中国工业固体废物排放总量的40%以上。煤矸石的大量堆放,不仅占用土地资源,而且造成环境污染。用洗中煤和矸石混烧发电,是解决污染的有效途径。2009年,煤矸石综合利用量3.9亿吨以上,利用率达到70%以上。如何快速、精确地定量分析混合燃料中煤与矸石的搭配比例,就成为监管部门及企业需要解决的问题。为解决上述问题,本文基于ARM7芯片S3C44BOX,设计了一个集数据采集、处理、显示为一体的嵌入式定量分析系统,并可以通网络将数据传送到远程PC。

  1 系统原理及总体方案设计

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201611/322926.htm

  1.1 系统原理


  Γ射线,它与物质的相互作用主要是光电效应。不同物质由于原子序数不同,对Γ射线的质量系数也明显不同,意味着按不同比例配制的煤与矸石的混合燃料,其吸收系数会发生明显变化,因此通过放射性强度的测量,可以分析混合燃料中煤与矸石的混合比例。


  用单能、窄束Γ射线照射混合燃料,经理论推导可得:






  式中:Αc,Αg分别为混合燃料中煤、矸石的重量百分比;Μc,Μg,Μp分别为煤、矸石、混合燃料的质量吸收系数;Μm为待测的质量吸收系数;I0,I分别为Γ射线穿过物体前、后的强度;V为标准样品盒的净容积,D为盒内样品厚度,二者均可看作已知常量;Ρ为样品密度。


  因此只需要测出Γ射线照射混合燃料前后的强度及混合燃料的质量,就可以计算出煤、矸石的重量百分比。


  1.2 系统总体方案设计


  系统主要包括Γ射线源、探测器、数据采集电路、精密电子天平、S3C44BOX硬件平台、LCD显示屏、网络接口。硬件框图如图1所示。






  系统的核心是S3C44BOX微处理器,它是Samsung公司推出的16/32 B RISC处理器,采用2.5 VARM7TDMI内核,0.25/Μm工艺的COMS标准宏单元和存储编译器。它提供了丰富的内置部件,主要包括8 KB Cache、内部SRAM、带自动握手的2通道URAT、4通道DMA、系统管理器、RT-C、I/O端口、LCD控制器等,很好地满足了系统设计要求。S3C44BOX可以很方便地扩展一个网络接口,实现数据的网络传输。另外S3C44BOX提供了70多个I/O端口,极大地方便了以后的功能扩展。


  信号采集电路采集Γ射线的能量信号,精密电子天平同步测量混合燃料的质量信号,并通过RS 232串口将数据传送到处理器,S3C44BOX对采集到的数据进行处理,得到煤与矸石的混合比例,将其显示在LCD屏上,同时可以通过网络接口将数据传送到远程PC,以备后期分析。


  2 系统功能模块设计


  2.1 Γ射线强度检测部分


  由探测器、线性放大电路、脉冲幅度分析电路等几部分组成,原理框图如图2所示。






  NaI闪烁探测器输出与入射Γ射线成正比的脉冲信号,入射Γ射线强度越大,单位时间内探测器输出的脉冲数就越多。


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