高速PLIF探測系統(tǒng)控制與測試技術(shù)研究.pdf

1、高速PLIF探測系統(tǒng)可對微弱熒光信號進行快速、有效探測，是高速PLIF成像診斷儀的重要組成部分。探測系統(tǒng)多由像增強器與高速相機組成；然而，受制于儀器接口數(shù)據(jù)傳輸速率的限制，目前的探測系統(tǒng)多將采集圖片存儲在高速相機內(nèi)存中，然后通過第三方軟件手動導出，較為繁瑣。由于數(shù)據(jù)量巨大，相機內(nèi)存的限制使高速PLIF系統(tǒng)不能長時間連續(xù)工作。本文從高幀頻、高靈敏度、連續(xù)性的角度出發(fā)，主要對高速PLIF探測系統(tǒng)的控制與測試技術(shù)進行了研究。
　　本文設

2、計了高速PLIF探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對探測系統(tǒng)關鍵器件像增強器的工作原理與噪聲特性進行了介紹，推導了其電流增益表達式，同時，分析了CMOS高速相機的噪聲特性；利用線性系統(tǒng)信噪比級聯(lián)理論結(jié)合系統(tǒng)硬件組成推導了系統(tǒng)的噪聲因子表達式，理論計算表明，系統(tǒng)噪聲因子隨著像增強器增益電壓的增加而減小?？紤]PLIF系統(tǒng)實際運用背景，設計了兩種不同的系統(tǒng)工作模式：重頻模式、脈沖串模式。根據(jù)不同工作模式進行了探測系統(tǒng)硬件搭建，完成了基于LabVIEW的高性能控

3、制軟件開發(fā)，可保證系統(tǒng)長時間連續(xù)工作，主要突破了高精度時序控制技術(shù)，時序脈沖控制精度達到ps量級；高速動態(tài)圖片數(shù)據(jù)采集、存儲與讀出技術(shù)，讀寫速度超過500M/s。對探測系統(tǒng)進行噪聲測試研究發(fā)現(xiàn)，高速CMOS相機在100Hz及以上幀頻工作時，產(chǎn)生的暗電流噪聲與1/f噪聲可忽略不計；像增強器的增益電壓超過800V時，其產(chǎn)生的暗電流噪聲呈指數(shù)增長。系統(tǒng)重頻工作模式（500-1000Hz）下，利用高精度、高線性度光電探測器對用于測試的激光光源進