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宇宙射线是来自外太空的带电高能次原子粒子,穿透大气层时会产生二次粒子。由于寿命短、被介质吸收、衰变等原因,最终到达地球表面的二次粒子90%为μ子。它们大部分带正电,入射地球后在地磁场作用下发生方向偏移,造成不同方向地表宇宙射线通量的差异,这就是地表宇宙射线的东西南北效应,该效应对人类研究宇宙射线、地磁场等领域非常重要,但因探测方式复杂、实验地区较少、实验成本较高等原因,最终测量数据较匮乏,该领域科研和教学工作较欠缺。基于以上背景,本文提出一种间接测量地表宇宙射线中的μ子天顶角方法,该方法设计了两个多丝正比室探测器组建地表宇宙射线天顶角测量系统。该系统主要由多丝正比室探测器、放大与甄别电路、多路时间测量模块、基于TCP/IP协议的网络读出模块组成,无需其他放射源即可进行核物理实验。具体研究内容和创新点主要体现在以下几方面:1.设计了有效面积为200mmx200mm、利用延迟线读出的多丝正比室探测器。丝室结构为:阳阴极平面间距8mm,阳极平面由48根有效长度200mm、间距4mm、直径20um的平行镀金钨丝组成;阴极平面则采用长200mm、宽4mm、间隙1mm且中间设有0.4mm保护条的铜条读出结构;延迟线采用L=1uH,C=25pF延迟网络。并设计了满足系统需求的前端电子学电路,包括阳极高压、多级放大与甄别电路及时间测量电路等。经测试,两个多丝正比室探测器对地表宇宙射线中μ子的探测效率分别为78.57%和81.13%。2.采用粗计数和细时间相结合的方法,在FPGA上实现了精度为1ns以内的多路时间测量,实际测得的统计误差在400ps以内,满足三通道九路信号间的时间测试需求。FPGA固件程序主要由PLL、粗计数、细时间与编码、数据合并与转换、数据缓存和发送五个模块组成。3.使用W5500芯片实现了基于TCP/IP协议的网络数据读出方法。该方法能将实验测得的每个有效事例数据通过网络读出并传输到后端进行统计处理。经测试,系统可在8M/s的通信速率下完成数据的无误传输。目前系统已完成初步测试工作,数据结果经Origin软件拟合符合经验公式I(θ)=I0COSαθ,东西南北四个方向拟合的α参数分别为1.92、1.81、2.29、1.47,东西与南北方向μ子通量不对称性分别为2.65%与8.04%,与理论值相符,验证了地表宇宙射线的东西南北效应。