現(xiàn)代核譜測量儀器的發(fā)展逐漸趨于便攜化、小型化和智能化。雖然之前的便攜式核譜測量儀器集成度較高，但是成本和功耗也相對較高，已滿足不了現(xiàn)代野外核輻射探測的需求。筆者所設(shè)計(jì)的便攜式多道核譜儀采用STM32F103 作為控制器，利用控制器自身攜帶的ADC 采樣，對γ 射線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，處理后通過液晶顯示模塊對譜線進(jìn)行顯示; 同時(shí)也可將測量的數(shù)據(jù)存儲在存儲卡中，用于電腦更加精確地離線分析（ 利用設(shè)計(jì)的核譜處理軟件） ，以彌補(bǔ)野外分析不足的缺陷。由于系統(tǒng)大部分的電路集成在控制器中，外圍電路很少，并且采用了市場上高性能、低成本、低功耗的32 位處理器，因此與其他嵌入式核譜測量儀器相比，該設(shè)計(jì)不僅集成度和工作時(shí)間顯著提高，而且成本和功耗也明顯降低，更適合野外探測。
　　1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　整個(gè)核譜儀的硬件系統(tǒng)由探測器及放大電路模塊、高速數(shù)據(jù)采集和處理模塊、程控運(yùn)放模塊、存儲和顯示模塊組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
　　
　　圖1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　1.1 放大電路的設(shè)計(jì)
　　核輻射測量中，探測器輸出的信號比較小，需要加以放大再進(jìn)行測量，而放大器分為前置放大和主放兩部分。前置放大電路的主要作用是提高系統(tǒng)的信噪比和減少外界干擾，因此比較簡單。前置放大器的體積小，緊靠探測器并與探測器構(gòu)成一個(gè)整體，稱為探頭。
　　主放電路的主要作用是對信號進(jìn)一步進(jìn)行放大成形，以方便后續(xù)測量。經(jīng)前置放大的信號首先通過C1-R3 組成的微分電路成形，然后通過一個(gè)反相線性放大節(jié)進(jìn)行線性放大，利用C3-R5-R6極零相消電路消除下沖，然后經(jīng)過有源積分濾波器將信號進(jìn)一步放大成形，這時(shí)的信號就可用于后續(xù)工作中。主電路如圖2 所示。
　　
　　圖2 主電路