基于小間隔X射線陣列探測(cè)器信號(hào)采集系統(tǒng)的研制.pdf

1、工業(yè)CT（ICT），即計(jì)算機(jī)斷層掃描成像，是當(dāng)今無(wú)損檢測(cè)（NDT）領(lǐng)域的最佳檢測(cè)技術(shù)，在工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步及制造業(yè)的發(fā)展，在微電子器件、生物工程等領(lǐng)域，物件尺寸趨于小型化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也日益精密復(fù)雜。因此，對(duì)工業(yè)CT的檢測(cè)效率及圖像分辨率提出了更高的要求。
　　本課題針對(duì)這一需求，提出了一種基于小間隔X射線線陣探測(cè)器的信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)可應(yīng)用于低能X射線的小焦點(diǎn)/微焦點(diǎn)CT系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)小型精密

2、復(fù)雜器件的檢測(cè)。作為工業(yè)CT的重要組成部分，信號(hào)采集系統(tǒng)的功能是完成X射線信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換，再通過(guò)傳輸控制系統(tǒng)提供給上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像重建。
　　信號(hào)采集系統(tǒng)由信號(hào)探測(cè)電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路及采集控制電路三部分組成。信號(hào)探測(cè)電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)X射線信號(hào)的探測(cè)及前期轉(zhuǎn)換，選用DT公司生產(chǎn)的線陣探測(cè)器芯片X-CARD0.2-256來(lái)完成。芯片集成了閃爍體、光電二極管以及調(diào)理電路，能采集20-160KeV的X射線信號(hào)并直接轉(zhuǎn)換為模擬電壓信

3、號(hào)輸出。同時(shí)，該芯片具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，輸出信號(hào)波動(dòng)小。探測(cè)器集成度高，51.2mm長(zhǎng)度的探測(cè)陣列集成了256個(gè)探測(cè)通道，像素尺寸僅為0.2mm（實(shí)際光電二極管探測(cè)尺寸為0.1mm）。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)模擬電壓信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)采用AD7674來(lái)完成，該芯片具有18bit高轉(zhuǎn)換精度及低噪聲的特點(diǎn)。主控電路的主要功能是監(jiān)控上位機(jī)的命令信號(hào)、根據(jù)設(shè)備需求控制信號(hào)采集系統(tǒng)的探測(cè)采集及將采集到的數(shù)據(jù)按要求發(fā)送給傳輸控制系統(tǒng)。課

4、題選用具有并行處理能力的FPGA作為主控芯片。
　　本課題的主要工作可分為硬件電路設(shè)計(jì)和邏輯控制設(shè)計(jì)兩部分?？紤]到系統(tǒng)的擴(kuò)展性及兼容性，硬件設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)思想，可根據(jù)不同設(shè)備需求，增減探測(cè)器芯片的數(shù)量。邏輯控制設(shè)計(jì)采用自頂向下的設(shè)計(jì)思路，通過(guò)異步RAM及乒乓操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速采集傳輸。程序使用VerilogHDL語(yǔ)言編寫(xiě)，并借助QuartusII軟件及ModelSim軟件完成編譯、綜合、仿真。在系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試中，使用Signa