随着工业自动化的日新月异,作为同位素仪表的一个分支,γ射线测厚仪在工业在线生产测量中也越来越多地发挥着重要作用。γ射线测厚仪由γ放射源、探测器、γ射线测量仪表三部分组成,γ射线测量仪表是课题研究的重点。目前,国内的γ射线测厚仪大多数采用单片机系统控制,但这种传统的方法存在一些缺陷:受电子学电路的限制,一种型号仪器通常只能用于某一种材料的厚度测量中,且定标都很复杂,因此它的应用受到了一定限制;由于单片机时钟频率不高,导致仪表数据采集和处理速率有限。为了克服这些问题,本设计采用大规模可编程逻辑器件FPGA和Nios II软核处理器取代传统测量仪表中的单片机处理器来实现数据采集与处理控制。这种结构具有很多优点:一是由于在Nios II软核处理器系统中可以嵌入C语言,仪表能直接实现厚度测量的算法,这样避免了复杂的定标,从而实现对多种被测物质(钢板、铝板等)的厚度测量,其通用性得到了很大的提高;二是FPGA的所有模块都是由硬件完成,其可靠性高于单片机系统,从而提高了系统的稳定性。课题研究内容包括两方面:一是γ射线测量仪表系统的硬件设计,主要完成总体结构的选定(FPGA+SRAM+ NiosII软核处理器结构)、FPGA外围电路的设计和γ射线测量仪表电路板的制作;二是γ射线测量仪表系统的软件设计,在软件设计中,通过Qaurtus II和Nios II开发软件创建Nios II软核处理器系统,采用C语言完成用户程序的开发。系统调试和实验结果表明,在对多种被测物质的厚度测量中,1mm-12mm(单位毫米)测量范围内的最大相对误差不超出4%,而且在长时间里,γ射线测量仪表工作稳定。这种新型的测量仪表不仅降低了成本,而且使数据采集速率、稳定性和通用性都得到大幅度的提高。