[实用新型]一种基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统

说明书

本实用新型提供了一种基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统，包括信号依次传递的x射线产生模块、数据采集模块、数据处理模块和显示模块，所述x射线产生模块用于产生x射线对土壤进行深层的探析，所述数据采集模块配合图像成像的原理将采集的土壤物理特性模拟信息记录，所述数据处理模块用于对采集的土壤模拟信息转化成数字信息，所述显示模块可视化的对检测的土壤成分进行观察；本实用新型精确采集土壤成分、快捷稳定、处理速度快。利用x射线衍射，消除低温条件下光谱的产生对光的漫反射强度的影响，基于FPGA对数据进行处理，可以实现多设备控制，大大提高了系统的可控制性和可适用性。

技术领域

本实用新型涉及土壤成分测量技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统。

背景技术

土壤中含有很丰富的成分，包括矿物质、有机质、活的有机体、水分和空气。但是，在某些具体条件下，土壤中的元素成分并不是很清晰。在气候寒冷的地区，土壤砂金中金以自然金形式产出，在岩石和土壤的冻结过程中，残留在颗粒表面的未冻结的薄层吸附水膜，由于冰体析出的溶解物、气体及微粒，加剧了对岩石和土壤矿物成分的溶蚀。在冻结的土壤中会出现正负离子分离的现象，这些物理、化学及电学因素都有益于岩石的溶解，从而改变土壤中的成分，传统的测量土壤成分的方法有气相色谱法、可见近红外光谱响应测量法等，为了解决低温条件下，某些异常光谱的产生对光的漫反射强度的影响，本实用新型提出一种更加便捷、实用、精确，在低温条件下的基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统，运用时序控制能力更强的FPGA硬件设计，使用x射线衍射进行测量，有效的提高了系统测量的精度。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统，以解决土壤成分分析精度不高的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

本实用新型的提供了一种基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统，包括信号依次传递的x射线产生模块、数据采集模块、数据处理模块和显示模块，所述x射线产生模块用于产生x射线对土壤进行深层的探析，所述数据采集模块配合图像成像的原理将采集的土壤物理特性模拟信息记录，所述数据处理模块用于对采集的土壤模拟信息转化成数字信息，所述显示模块可视化的对检测的土壤成分进行观察。

作为本实用新型进一步的方案，所述x射线产生模块具体包括碳纳米管和电源，碳纳米管接通电源产生x射线，x射线照射在所提取的土壤晶体中产生x射线衍射。

作为本实用新型进一步的方案，所述数据采集模块具体包括CCD图像传感器、处理单元和ADC模块，CCD图像传感器将x射线衍射产生的光信号转换为模拟电信号，中央处理单元模拟放大电路处理，ADC模块将模拟信号转换为数字信号。

作为本实用新型进一步的方案，所述数据处理模块具体包括FPGA及其驱动电路，FPGA及驱动电路，采用SOPC的FPGA结构。

作为本实用新型进一步的方案，所述显示模块具体包括RS232串口通讯接口和上位机，RS232的串口通讯接口。

作为本实用新型进一步的方案，碳纳米管与电源是电性连接，CCD图像传感器与电源、中央处理单元以及ADC模块是电性连接，FPGA及其驱动电路与ADC模块是电性连接。

本实用新型提供了一种基于FPGA的x射线衍射测土壤成分系统，有益效果在于：本实用新型精确采集土壤成分、快捷稳定、处理速度快。利用x射线衍射，消除低温条件下光谱的产生对光的漫反射强度的影响，基于FPGA对数据进行处理，可以实现多设备控制，大大提高了系统的可控制性和可适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。