中子管中子发生器能够连续产生中子,拥有中子能量高、产额稳定等特点,在煤质分析、石油测井等方面有着广泛的应用,中子发生器由存储器电源、离子源电源、加速极电源以及控制系统和中子管构成。控制系统监测协调各电源参数,对中子发生器的稳定运行有至关重要的作用。在以往实际应用中,由于控制系统的实时性较差,硬件系统使用导线长距离通信的误码率会升高等问题。这将会影响到实验人员对中子管实时情况的掌握,进而对中子产额产生影响。为了解决以上问题,本文采用华为LiteOS实时操作系统对脉冲中子发生器远程控制系统和离子源电源进行了再设计,利用NB-Io T技术对接物联网云平台,最终实现Web端远程监测与控制。本文分析了基于中子发生器的端-管-云架构设计,研究了LiteOS嵌入式系统,主要对离子源电源和中子发生器远程监控系统进行了设计改进。硬件方面设计研究:包括系统的核心控制板、驱动采样电路、离子源电源、NB-Io T通讯模组。中子发生器控制系统保持接入现有产品中的储存器电源、加速极电源、He3探测器。嵌入式芯片采用STM32F407VET6,产生10路互补PWM信号,2路给前级BUCK电路主从MOS,用于改变前级BUCK板输出电压,2路控制半桥逆变电路,2路控制脉冲斩波电路,另外4路控制接入的储存器电源与加速极电源。最小核心板采用插拔式设计方便后期更换,前级BUCK板分离设计避免高压对其电路干扰。采用半桥结构对高压电源进行设计,采用LC串联谐振软开关设计。设计UY型高频变压器、半桥脉冲斩波电路。软件方面:主要包括核心控制板搭载LiteOS实时操作系统的中子发生器下位机程序,以及Web网页实时控制界面。下位机程序设计中,主要完成DC-DC控制器的软件设计,利用STM32F407的通用定时器和ADC模块等外设,对裸机控制程序进行了设计。然后,对LiteOS实时操作系统进行了移植,同时在此基础上利用片上硬件资源完成AD采集、采样滤波、PWM信号输出、与电脑实现调试通信功能、NB模组对接物联网云平台。实现了对3个电源的电压远程控制和电流监测显示、系统保持自稳定功能。方便对控制程序的编程,增加控制系统的可靠性。对基于LiteOS的中子发生器控制系统进行了测试,实现了对离子源脉冲电源、存储器电源和加速极电源的远程控制与实时监测。2k V可调离子源脉冲电源,在直流模式下,纹波系数小于0.88%,电压精度为2V;在脉冲模式下,占空比最小为10us,脉冲的上升沿、下降沿时间均在2us以内。在室温状态下,中子发生器产额达1.53×10~8n/s,中子产额稳定性在0.7%以内,所研发系统符合设计要求。