快門型像增強器程控電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、像增強器作為ICCD相機的高速快門在時間分辨圖像診斷系統(tǒng)中有重要作用，其開門時刻和開門寬度的精度對診斷結(jié)果有較大影響，因此，實現(xiàn)對像增強器快門的精確控制具有重要意義。同時，實驗中往往需要對像增強器的增益及快門進行反復(fù)調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)增益通過電位器手動調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)快門的延時和寬度通常使用電纜調(diào)節(jié)，但較長延時不易獲得；有時也使用信號發(fā)生器調(diào)節(jié)，但在多臺相機同時工作時，通道數(shù)又有所限制，同時成本較高?；谏鲜鲈?，本文研制了像增強器程控電子學(xué)系統(tǒng)

2、。具有成本低、指標(biāo)高、使用方便的特點。
　　 像增強器程控電子學(xué)系統(tǒng)可實現(xiàn)對像增強器增益及快門的計算機遠程控制。文中首先對像增強器的程控電子學(xué)系統(tǒng)進行了總體介紹。然后對增益控制、快門控制、遠程通信的實施方案進行了詳細介紹。在增益控制部分，首先介紹了第二代像增強器結(jié)構(gòu)及其對驅(qū)動電路的需求，繼而介紹了為其供電的小功率直流型高壓電源模塊的設(shè)計方法，最終通過使用FPGA控制數(shù)字電位器MCP42010實現(xiàn)了對像增強器增益的數(shù)字控制，共有控

3、制檔位256檔。在快門的控制部分，分析了實現(xiàn)快門程控功能的本質(zhì)就是建立數(shù)字延時器。針對外觸發(fā)信號與時鐘信號的同步問題，對三種實現(xiàn)數(shù)字延時器的方法進行了詳細介紹，包括它激振蕩器方式、FPGA與專業(yè)數(shù)字延時芯片AD9501配合使用方式和基于單片F(xiàn)PGA方式。詳細說明了如何在FPGA內(nèi)部建立它激振蕩器和高精度的TDC功能、如何實現(xiàn)FPGA與專業(yè)數(shù)字延時芯片的精密配合和如何在FPGA內(nèi)部建立高分辨的可編程延時線。最終，所建立的數(shù)字延時器具有動態(tài)

4、范圍4.3ms，分辨65ps的指標(biāo)。可滿足對像增強器快門的精確程控要求。在數(shù)字延時器的測試部分，介紹了三個表征數(shù)字延時器優(yōu)劣的指標(biāo)，精確度(Precision)、準(zhǔn)確度(Accuracy)和漂移(Drift)。遠程通信部分介紹了基于RS-485的通信方式和基于USB光纖的通信方式，同時介紹了光纖通信中所用到的8B/10B編解碼模塊。
　　 本文的主要研究成果及創(chuàng)新之處如下：
　　 (1)建立了像增強器的程控電子學(xué)系統(tǒng)，可