高精度時間相關(guān)事件捕捉技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展以及信號復(fù)雜化趨勢的日益加劇，時域測量中時間捕捉精度的提高在相關(guān)應(yīng)用中越來越顯示其重要性。在生物化學(xué)領(lǐng)域，熒光光譜分析中對熒光壽命的測量具有重要應(yīng)用，時間捕捉精度的提高，有助于降低熒光的檢測限，提高檢測的靈敏度，從而提高熒光壽命的測量精度。在光量子通訊方面，無論是地面站系統(tǒng)快速捕捉信標(biāo)光以實現(xiàn)高精度穩(wěn)定跟蹤，還是單光子探測中的時間相關(guān)單光子計數(shù)技術(shù)都離不開對時間信號的高精度捕捉。在分布式光纖安全監(jiān)測方面，分布式光

2、纖的空間分辨率對應(yīng)時間分辨率，時間捕捉精度的提高有助于空間定位的準(zhǔn)確度，從而達(dá)到安全隱患早發(fā)現(xiàn)、早處理的目的?？梢?，高精度的時間捕捉具有重要而廣泛的應(yīng)用。
　　本設(shè)計作為課題的前期研究，利用模擬電路與高速ADC相結(jié)合的方法，以時間間隔測量技術(shù)中的模擬法為基礎(chǔ)，借鑒其中的時間-幅度轉(zhuǎn)換法，研究事件脈沖觸發(fā)條件下對時間信號的高精度捕捉問題。同時，結(jié)合LabVIEW軟件的圖形化開發(fā)環(huán)境，對時間相關(guān)事件進(jìn)行捕捉以及統(tǒng)計顯示。在系統(tǒng)硬件部分

3、設(shè)計上，利用恒流源對電容進(jìn)行充電以保證鋸齒波在充電期間良好的線性，同時利用 FPGA控制電子開關(guān)的閉合與斷開，達(dá)到對電容充放電的控制；為了盡量減小捕捉延時，設(shè)計了采樣保持電路，從而使事件脈沖到來時，電壓信號處于保持狀態(tài)，保證了事件脈沖到來時的時間與此時的電壓幅度保持對一一對應(yīng)關(guān)系，完成時間到幅度的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)采集單元采用了蘭州維斯特電子科技有限公司生產(chǎn)的具有12位A/D的USB2.0超高速數(shù)據(jù)采集卡。利用LabVIEW軟件工具，完成了外設(shè)