Digitální zpracování signálu pomocí programovatelných hradlových polí

Abstract

Tato práce se věnuje návrhu, realizaci a testování zařízení, které provádí spektrální analýzu gama záření na základě vyhodnocování pulzů ze scintilačního detektoru. Ty jsou po zesílení zdigitalizovány a jejich další zpracování probíhá číslicově v hradlovém poli, což umožňuje snadnou případnou budoucí modifikaci funkce vyvinutého zařízení. Po úvodu do problematiky spektroskopie gama záření se zaměřením na jeho detekci se práce věnuje vývoji hardwaru multikanálového analyzátoru, jehož jednotlivé části jsou postupně rozebrány. Dále je popsán vývoj číslicového systému pro zpracování signálu v programovatelném hradlovém poli. Následuje rozbor firmwaru řídícího mikrokontroléru a textového protokolu pro ovládání zařízení. Na závěr jsou diskutovány výsledky práce zejména testovacího měření gama záření.This thesis deals with the design, implementation and testing of an equipment that performs spectral analysis of a gamma radiation, based on the evaluation of pulses from a scintillation detector. The pulzes are pre-amplified and digitized, and their further processing takes place numerically in an FPGA, which allows a simple modification of the function of the developed device. After an introduction to the issue of gamma radiation spectroscopy with a focus on its detection, the thesis is devoted to the development of a multichannel analyzer hardware, whose individual parts are further described later. Next, the development of a digital signal processing system in the FPGA is described. Followed by an analysis of a microcontroller firmware, and a text protocol for the controlling of the device. Finally, the results of the work are discussed, with a focus on the test measurement of gamma radiation.