Sistèm akizisyon done pou deteksyon siyal radyasyon optik pasajè
Dapre karakteristik background solid ak sib fèb nan deteksyon radyasyon optik pasajè, papye sa a desine yon konplo akizisyon done ak FPGA kòm nwayo kontwòl ak pwosesis. Konplo a adopte background ak siyal chanèl doub filtre, de-nivo pwogram-kontwole anplifikasyon, ki efektivman garanti bon jan kalite a nan akizisyon siyal; an menm tan an, li adopte depo konvèsyon frekans pou siyal sib, ki redwi anpil kondisyon pou depo done ak transmisyon, epi asire yon pwosesis akizisyon ki pi konsistan. presizyon mezi.
1 Konpozisyon sistèm ak prensip k ap travay
Sistèm akizisyon done ka apeprè divize an twa pati: modil pre-pwosesis, modil depo echantiyon, ak modil kontwòl FPGA. Modil pre-pwosesis la gen ladan aparèy konvèsyon foto-elektrik, bank filtre aktif, ak sikui anplifikatè pwogram kontwole. Dyagram nan blòk tout sistèm nan montre nan Figi 1. Sikwi konvèsyon foto-elektrik la konvèti siyal optik k ap antre nan sistèm nan nan yon siyal aktyèl atravè yon detektè, ak Lè sa a, konvèti li nan yon siyal vòltaj atravè yon anplifikatè operasyon transimpedans. Sistèm nan konsepsyon de chanèl filtraj: background nan adopte filtraj ki ba-pase, ak siyal la adopte filtraj-wo pasaj. Nan eta inisyal la, switch analòg la chwazi chanèl background pa default, epi anplifikatè pwogramasyon an mete sou mòd background nan. Apre siyal background nan echantiyon pa A / D, li voye bay FPGA pou konparezon papòt. Lè yo detekte yon sitiyasyon ki pi gran pase papòt la, FPGA chanje kanal la nan switch analòg la, yo chwazi kanal la nan filtè-pase segondè, epi yo chwazi mòd nan fonksyone nan anplifikatè pwogram kontwole kòm mòd siyal la. Dapre karakteristik sa yo nan siyal la apik nan kòmansman an ak ralanti nan fen a, FPGA a reyalize koleksyon an ak depo nan done dans ak Lè sa a, ti kras nan kontwòl la kowòdone nan A / D ak FIFO.
2. Konsepsyon Materyèl nan Sistèm Akizisyon Done
2.1 Avant sèn preprocessing chan de kous
Nan kous la deteksyon foto-elektrik, fotodetektè a dirèkteman gen rapò ak bon jan kalite a nan pèfòmans nan sistèm. Yo nan lòd yo diminye enfliyans nan pwovoke aktyèl ki te koze pa radyasyon elektwomayetik anviwònman an, aparèy la se apwopriye pou anbalaj seramik. Anplis de sa, zòn nan fotosensib nan detektè a pa ta dwe twò gwo, otreman paramèt tankou aktyèl nwa, kapasite junction, ak tan monte ap ogmante, ki pral afekte efè a deteksyon. Nan konsepsyon an, yo itilize fotodiode Silisyòm S2387 nan Japan Hamamatsu Company. Detektè a gen karakteristik sansiblite segondè, repons rapid tan ak gwo ranje dinamik. Konsepsyon kous la adopte mòd zewo patipri, pa gen kouran nwa, bri dyod la se sitou bri tèmik ki te pwodwi pa rezistans shunt la, epi li gen pi bon presizyon ak linearite. Filtè pasaj segondè ak ba adopte filtre aktif, ki gen vitès repons rapid, bon efè filtraj Harmony, epi li ka konpanse dinamik reyaktif pouvwa. Anplifikatè pwogram-kontwole a konpoze de yon anplifikatè operasyonèl entegre ak yon switch analòg. Se switch analòg la kontwole pa FPGA, ak diferan rezistans yo konekte ak tèminal la opinyon nan anplifikatè operasyonèl la pou ajiste benefis la.
2.2 Sikwi depo echantiyon
Paske ranje dinamik siyal sib la trè gwo (apeprè 80 dB), li nesesè pou chwazi yon ADC ak yon seri dinamik lajè pou reyalize akizisyon siyal la. Adopte 14 b ADC pou echantiyon siyal yo ak yon seri dinamik ki gen anplitid varye jiska 4 lòd nan grandè ka ranpli kondisyon yo ki nan sansiblite deteksyon segondè ki nesesè nan sistèm nan. Sepandan, depi tout aparèy konvèsyon A/D yo gen erè presizyon, lè l sèvi avèk konpozan konvèsyon A/D segondè-presizyon kòm konpozan konvèsyon A/D ki ba-presizyon ka diminye erè presizyon. Konsepsyon sa a sèvi ak 16 bAD976A nan konpayi ADI. AD976A ba pouvwa konsomasyon 16 b siksesif apwoksimasyon A/D konvètisè, vitès konvèsyon an se 200 KSPS, ka chwazi entèn oswa ekstèn 2.5 V referans ekipman pou pouvwa. AD976 pèmèt 16 b pwodiksyon an paralèl nan yon sèl fwa, epi li ka pwodiksyon nan fòm lan nan de 8 b. Yo nan lòd pou konsève pou broch nan konsepsyon an, yo adopte doub 8 b pwodiksyon.
Pou asire transmisyon egzat done ant diferan domèn revèy, kachèt done a sèvi ak yon FIFO asynchrone. FIFO asynchrone a gen karakteristik gwo vitès ak bon fyab, epi li ka evite move echantiyon done akòz diferans faz ant diferan revèy. IDT7204 adopte nan konsepsyon an se yon chip kachèt memwa 4 096 × 9 b CMOS doub-pò nan seri IDT72XX. Entèn lekti ak ekri endikasyon yo li ak ekri sou baz first-in first-out, ak revèy ekri W ak revèy li R yo bay deyò; drapo a plen () ak drapo a vid () kontwole done debòde ak lekti vid, epi ekri lè memwa a simulation plen Li ka fasilman elaji nenpòt pwofondè mo ak longè mo.
