基于FPGA的光电检测增益控制系统研究
发布时间：2021-05-07 20:36
随着科学研究与生产力的发展,光电检测技术以其较高的灵敏度、超快的响应速度、极低的噪声等优点及相对较低的开发成本,使国内外对光电技术的发展日益重视,已形成现代高新技术的光电子产业。在实际的检测过程中往往会遇到不同强度的光信号,它们的信号强度可能是随着时间而量级差距较大,这就对我们的探测系统提出了要具有高灵敏度,快速的响应速度,还应该具有高精度的增益改变能力,使得信号采集可以更好的呈现。本文充分调研了当前已经存在的光电检测原理及应用,针对磁约束托卡马克装置等离子体信号检测实际问题与需求,结合光电检测系统增益调节的方法研究,选择以调节光电倍增管（Photomultiplier Tube,PMT）模块增益的方式,设计了一种基于FPGA的光电检测增益控制系统。该系统采用上位机软件控制,下位机硬件实现相结合的方式,通过Verilog HDL语言编写程序输出上位机控制电压,实现光电检测系统的增益远程控制。首先介绍了增益控制系统的单板系统设计,单板硬件实现包括主要器件选型和系统电路设计;单板软件设计则从FPGA程序和用户软件设计两个部分详细介绍了各分模块设计。在实验室和2019年EAST秋季放电实验D...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 光电检测技术的发展现状与未来趋势
1.3 增益控制技术发展现状
1.4 论文的工作内容及章节安排
第二章 光电检测系统增益调节方式研究
2.1 光电检测系统增益调节综述
2.2 PMT增益调节方法研究
2.2.1 PMT简介
2.2.2 PMT主要性能指标
2.2.3 PMT模块(集成电源模块)
2.2.4 PMT电流增益与电压关系
2.2.5 PMT电流增益与控制电压关系标定
2.3 本章小结
第三章 基于FPGA的光电检测增益控制系统单板系统设计
3.1 系统工作原理
3.2 增益控制系统单板硬件实现
3.2.1 系统器件选型
3.2.2 增益控制系统电路设计
3.3 增益控制系统单板软件设计
3.3.1 开发软件介绍
3.3.2 FPGA软件设计
3.3.3 用户软件设计
3.4 本章小结
第四章 基于FPGA的增益控制系统单板系统性能测试
4.1 实验系统搭建
4.2 实验室测试
4.2.1 噪音测试
4.2.2 精度测试
4.2.3 系统增益稳定性测试
4.3 EAST现场测试及数据分析
4.4 本章小结
第五章 基于FPGA的光电检测增益控制系统多板系统设计
5.1 多板系统工作原理
5.2 多板系统设计
5.2.1 扩展通信电路设计
5.2.2 扩展多通道程序设计
5.3 设计程序与验证
5.3.1 软件设计与仿真
5.3.2 板级噪音测试
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 课题工作内容与总结
6.2 课题不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的串行通信接口设计[J]. 张晖,高萍萍. 通信电源技术. 2020(04)
[2]PIN-TIA光电探测器光电流检测电路的RLS去噪[J]. 舒斌,颜科,仲顺顺. 现代电子技术. 2019(24)
[3]HgCdTe雪崩光电二极管的研究进展[J]. 宋淑芳,王小菊,田震. 激光与红外. 2019(10)
[4]基于FPGA的线阵CCD激光采集系统设计[J]. 孟蔓菁,邹彤,刘海波. 大地测量与地球动力学. 2019(10)
[5]光电检测系统的微弱信号检测研究[J]. 覃贵礼,王显梅. 科技通报. 2019(09)
[6]基于DSP的光电信号精密检测系统设计[J]. 景月娟,张晓丽. 激光杂志. 2019(09)
[7]计算机串口通信分析[J]. 谢子馨. 通信电源技术. 2019(09)
[8]EAST中快离子Dα诊断光电检测系统的设计[J]. 刘冬梅,骆凡,常加峰,黄娟,熊魁,周峰,岳长喜,李智成. 核聚变与等离子体物理. 2019(03)
[9]可编程逻辑器件在电力电子控制技术中的应用[J]. 李静茹. 科技风. 2019(19)
[10]日盲型光电倍增管的制备及性能研究[J]. 党向瑜. 光电工程. 2019(06)
博士论文
[1]EAST托卡马克高约束模式下金属杂质行为研究[D]. 许棕.中国科学技术大学 2017
[2]LHAASO实验中大动态范围光电倍增管性能研究[D]. 赵晓坤.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]光电倍增管信号诱导噪声的特性分析[D]. 王璐.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2019
[2]基于FPGA的低功耗串口通信驱动电路设计[D]. 董坤.淮北师范大学 2019
[3]基于FPGA的数字加速度计设计[D]. 郭浩.西安电子科技大学 2018
[4]用于测量EAST等离子体小幅度电子温度涨落的CECE诊断的研制[D]. 曹骑佛.中国科学技术大学 2017
[5]高精度光电检测系统的研制[D]. 张现乾.合肥工业大学 2017
[6]光电二极管放大电路设计[D]. 陈彦涛.陕西师范大学 2014
[7]微弱光信号检测系统的设计[D]. 曾水生.福建师范大学 2013
[8]光电检测电路的噪声分析与处理[D]. 韩勇.哈尔滨工程大学 2011
[9]光电检测电路的设计及实验研究[D]. 王立婷.吉林大学 2007
本文编号：3174022
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 光电检测技术的发展现状与未来趋势
1.3 增益控制技术发展现状
1.4 论文的工作内容及章节安排
第二章 光电检测系统增益调节方式研究
2.1 光电检测系统增益调节综述
2.2 PMT增益调节方法研究
2.2.1 PMT简介
2.2.2 PMT主要性能指标
2.2.3 PMT模块(集成电源模块)
2.2.4 PMT电流增益与电压关系
2.2.5 PMT电流增益与控制电压关系标定
2.3 本章小结
第三章 基于FPGA的光电检测增益控制系统单板系统设计
3.1 系统工作原理
3.2 增益控制系统单板硬件实现
3.2.1 系统器件选型
3.2.2 增益控制系统电路设计
3.3 增益控制系统单板软件设计
3.3.1 开发软件介绍
3.3.2 FPGA软件设计
3.3.3 用户软件设计
3.4 本章小结
第四章 基于FPGA的增益控制系统单板系统性能测试
4.1 实验系统搭建
4.2 实验室测试
4.2.1 噪音测试
4.2.2 精度测试
4.2.3 系统增益稳定性测试
4.3 EAST现场测试及数据分析
4.4 本章小结
第五章 基于FPGA的光电检测增益控制系统多板系统设计
5.1 多板系统工作原理
5.2 多板系统设计
5.2.1 扩展通信电路设计
5.2.2 扩展多通道程序设计
5.3 设计程序与验证
5.3.1 软件设计与仿真
5.3.2 板级噪音测试
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 课题工作内容与总结
6.2 课题不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的串行通信接口设计[J]. 张晖,高萍萍. 通信电源技术. 2020(04)
[2]PIN-TIA光电探测器光电流检测电路的RLS去噪[J]. 舒斌,颜科,仲顺顺. 现代电子技术. 2019(24)
[3]HgCdTe雪崩光电二极管的研究进展[J]. 宋淑芳,王小菊,田震. 激光与红外. 2019(10)
[4]基于FPGA的线阵CCD激光采集系统设计[J]. 孟蔓菁,邹彤,刘海波. 大地测量与地球动力学. 2019(10)
[5]光电检测系统的微弱信号检测研究[J]. 覃贵礼,王显梅. 科技通报. 2019(09)
[6]基于DSP的光电信号精密检测系统设计[J]. 景月娟,张晓丽. 激光杂志. 2019(09)
[7]计算机串口通信分析[J]. 谢子馨. 通信电源技术. 2019(09)
[8]EAST中快离子Dα诊断光电检测系统的设计[J]. 刘冬梅,骆凡,常加峰,黄娟,熊魁,周峰,岳长喜,李智成. 核聚变与等离子体物理. 2019(03)
[9]可编程逻辑器件在电力电子控制技术中的应用[J]. 李静茹. 科技风. 2019(19)
[10]日盲型光电倍增管的制备及性能研究[J]. 党向瑜. 光电工程. 2019(06)
博士论文
[1]EAST托卡马克高约束模式下金属杂质行为研究[D]. 许棕.中国科学技术大学 2017
[2]LHAASO实验中大动态范围光电倍增管性能研究[D]. 赵晓坤.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]光电倍增管信号诱导噪声的特性分析[D]. 王璐.中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) 2019
[2]基于FPGA的低功耗串口通信驱动电路设计[D]. 董坤.淮北师范大学 2019
[3]基于FPGA的数字加速度计设计[D]. 郭浩.西安电子科技大学 2018
[4]用于测量EAST等离子体小幅度电子温度涨落的CECE诊断的研制[D]. 曹骑佛.中国科学技术大学 2017
[5]高精度光电检测系统的研制[D]. 张现乾.合肥工业大学 2017
[6]光电二极管放大电路设计[D]. 陈彦涛.陕西师范大学 2014
[7]微弱光信号检测系统的设计[D]. 曾水生.福建师范大学 2013
[8]光电检测电路的噪声分析与处理[D]. 韩勇.哈尔滨工程大学 2011
[9]光电检测电路的设计及实验研究[D]. 王立婷.吉林大学 2007
本文编号：3174022
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3174022.html
