一种应用于激光雷达接收机的回波峰值检测量化电路

为实现对激光雷达回波峰值的测量,介绍了一种应用于激光雷达接收机的回波峰值检测量化电路,采用对电压回波脉冲采样保持的方法配合低速模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)来实现回波峰值的高精度量化。电路采用SMIC 0.18μm工艺设计,仿真结果显示,该电路采样电压动态范围为800 mV,采样3 ns脉宽的脉冲保持电压误差小于3.16%,实现10 bit的量化精度。整体电路采样周期由外部使能信号和复位信号控制,可满足不同场合下激光雷达接收机回波峰值采样的应用需求。     

用于像素探测器的高事例率高精度TDC ASIC原型电路的设计与仿真

像素探测器因其优异的位置分辨能力在高能粒子物理实验的内径探测器中有着广泛应用,随着应用场景的发展,许多物理实验要求探测器及其读出电子学也具备高精度时间测量的能力。针对像素探测器时间测量的需求,设计完成了一款具备高事例率处理能力、高精度特点的TDC(Time-to-Digital Conversion)ASIC(Application Specific Integrated Circuit)原型电路,将来可以作为核心组成部分集成到像素探测器前端读出ASIC中。采用粗细结合的方案完成TDC的设计,其中粗时间测量基于计数器实现,细时间测量采用TAC(Time-to-Amplitude Converter)结合ADC(Time-to-Amplitude Converter)的结构实现,基于130 nm工艺完成了原型电路的设计。对TDC进行仿真,仿真结果表明,该电路可以最多处理连续11个事例,相邻事例的最短时间间隔为500 ps,bin size达到了2 ps,DNL(Differential Non-Linearity)小于2.8 ps,时间测量精度好于5 ps RMS。     

基于TDC-GP2的时间间隔测量系统设计

精确的时间间隔测量在时间同步系统有着至关重要的作用,为了满足大量程和高精度的需求,介绍了一种直接计数法和时间-数字装换法相结合的时间间隔测量系统;设计中采用两片TDC-GP2时间-数字转换芯片,结合FPGA和上位机,可以实现精度为1 ns时差测量;经过大量的实际测量,系统的分辨率为70 ps,精度为1 ns,最大可以测量1 s的时间间隔;该设计的系统具有可靠性高、功耗低、精度高、使用灵活等优点。     

基于FPGA的高精度时间间隔测量方法研究与实现

针对脉冲激光测距机的飞行时间间隔测量,介绍了基于FPGA实现高精度时间间隔测量的系统结构及关键技术。利用FPGA内嵌锁相环PLL可得到高速时钟的不同相位输出,可产生稳定的等间隔时间延迟,可实现对短时间间隔的量化测量,达到了优于纳米量级的测量精度。通过与数字插入法相结合,使系统的测量范围达到了200ns～43s。     

高精度超短脉冲激光多路同步延时触发控制系统

 该系统采用高速的ECL电路,实现了与82MHz飞秒激光脉冲序列中一个脉冲前沿严格精确同步的单脉冲输出;采用标准频率计数法和高精度线性斜波电压产生法,实现了延时时间调节范围宽(1ns～999μs)、调节精度高(1ns)、输出路数多(20路)的触发控制信号。     

基于APD单光子探测器的光子到达时间标记精度研究EI北大核心CSCD

为了准确测量X射线脉冲星导航中的光子到达时间,提出了一种X射线探测器光子到达时间精度的测试系统,该系统主要由脉冲X射线发生器、任意波形发生器、雪崩光电二极管探测器和时间标记光子计数器组成。系统测量脉冲X射线发生器的控制脉冲信号与雪崩光电二极管探测器测量的输出信号之间的时间延迟,研究时间延迟的分布情况,该分布的标准差可以反映被测探测器的光子到达时间测量精度。实验结果显示,雪崩光电二极管探测器输出信号相比控制信号的时间延迟约9.03 ns,标准差为2.23 ns,即雪崩光电二极管探测器的光子到达时间精度为2.23 ns,表明其能够实现对X射线单光子的快时间响应与高精度标记。     

支持多种温度传感器的多通道低温测量系统的设计

中性束注入(Neutral Beam Injector, NBI)系统的低温泵上必须设置一组温度测量点以监控其工作状态。为满足NBI温度测量需求,设计了一种支持多种温度传感器的多通道低温测量系统。系统采用24位Σ-Δ模数转换(Analog-to-Digital Converter, ADC)芯片AD7193执行模数转换,采用控制器STM32F103ZET6控制设定恒流源、切换测量通道、ADC、以太网通信、串口通信、温度数据处理以及其他控制电路。该温度测量电路的设计可以用于由恒流源驱动的四线制低温温度测量领域。     

星上定标系统探测器高精度信号处理电路的实现

针对星上定标系统对探测器信号处理的技术要求,采用高精度模数转换器件-VFC型A/D转换器AD650设计了一种从光电流转换为频率输出的高性能转换电路.以硅陷阱探测器为基础研制了标准探测器,介绍了标准探测器的组成及光学原理,说明了VFC型A/D转换电路的设计思想和实现方法.该电路利用积分原理,将输入电压(或电流)转换成频率输出,脉冲频率与输入电压(或电流)成比例,其精度高、线性度好,转换位数与速度可调,与CPU连线很少.对光谱辐亮度的探测实验表明,以此原理设计的电路其输出频率非线性误差为0.23%,非稳定性误差为0.020%/h,结果满足系统设计要求.     

双极性固态直线变压器驱动器的研制

在针对脉冲电磁场肿瘤消融的应用场合,双极性脉冲比单极性脉冲效果更均匀,而要产生ns级前沿的双极性高压纳秒或亚微秒脉冲难度大,电磁干扰强,控制要求更高。设计了一台双极性全固态直线型变压器驱动源(SSLTD),双极性SSLTD由结构完全相同的LTD模块经过副边绕组反向串联构成,在负载上实现双极性窄脉冲。双极性SSLTD输出波形稳定的脉冲的关键在于磁芯复位,通过电阻负载实验,重点对比分析了复位电流的形式对复位效果的影响,以及采用直流复位时幅值、脉宽、正负脉冲时间间隔、单级模块中开关管并联数量、复位电流大小对双极性SSLTD输出的影响。实验结果表明,所设计的双极性SSLTD能够在500 Ω负载上稳定产生重频双极性纳秒脉冲,输出电压0～±5 kV可调,脉宽200～400 ns可调,正负脉冲时间间隔0～1 ms可调,上升沿和下降沿20～50 ns;反向串联的直流复位电路结构简单、复位效果好。该脉冲源使用模块化设计,结构紧凑,电气绝缘要求较低,可灵活输出双极性、正极性与负极性高压亚微秒脉冲。     

高精度多路脉冲延时技术

针对全固态直线变压器驱动源(LTD)中大规模开关同步触发的需求,设计了一款基于ZYNQ-7000 SoC平台的全数字多路脉冲延时系统。介绍了该系统各功能模块,并重点从时间数字转换器(TDC)、多路脉冲输出及ARM核控制三个模块进行分析设计。详细阐述了TDC模块抽头延时法原理及高精度进位链的构造;采用粗延时和细延时结合设计多路脉冲输出模块,有效提高信号的延时精度和范围,且模块化设计提高了通道数目的可扩展性;阐述ARM核控制流程,实现了响应快、稳定性高的控制。最后对系统进行了仿真验证,固化后在器件上进行了实测。实验结果表明,系统能够对外部触发信号实现多路延时输出,信号脉冲宽度1200 ns,幅值1.8 V,延时步进1 ns,延时调节范围0～4.29 s,输出误差低于1 ns。     

利用红外光谱吸收原理的CO浓度测量装置研究

介绍了一种基于红外光谱吸收原理 ,利用钽酸锂热释电探测器实现一氧化碳浓度测量的装置。该装置主要由探测器系统、信号放大与处理系统及显示报警系统三部分组成。介绍了该装置的工作原理、基本结构及主要技术指标。讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法。     

多组多路输出100 kV快前沿电脉冲触发系统

 在多路并联运行的电容储能型脉冲功率源中,为实现初级储能气体开关和脉冲形成主开关的同步,需要多组延时可调、每组多路输出的快前沿高电压脉冲来分别触发,为此研制了一套快响应低抖动100 kV快前沿电脉冲触发系统。该系统由同步机DG535和多组电脉冲放大单元组成,各组放大单元输出脉冲的延迟时间可调,延时步长由DG535设定,每组最短延时时间约为305 ns,抖动2 ns,可同时输出多路触发脉冲,在高阻负载上幅值可达180 kV,当输出信号为4路时,上升时间10 ns,当输出信号为8路时,上升时间15 ns。     

同基准16路电流型测温电路设计与应用

在许多实际的应用系统中,需要同时测量多点温度,为了解决多支路测温需要相同参考标准的问题,保证各路参数具有可比性;巧妙地设计同基准A/D转换电路,运用低导通电阻模拟开关构建矩阵开关进行分时切换各支路,有效地解决了多支路同基准测量问题;结合实际应用确定A/D转换器输入电路滤波电容大小与开关切换延时的关系;利用台阶电阻使A/D转换器的输入端的“零”电平得到抬升,偏离A/D转换器非线性段,解决了微小信号输入的测量精度;对于温度测量普遍使用的铂电阻传感器,利用模拟开关实现了铂电阻传感器静态下预热电流与测量状态下工作电流的电路转换,保证电路的信号稳定起到很好作用;在实际的应用系统中,检定数据和使用效果表明,同基准16路电流型测温电路具有高稳定度、高精度特点,适用于各种相参测量系统中使用。     

变象管、双近贴象增强器及带微通道板光电倍增管的快门选通电路

本文主要简介我国变象管、双近贴象增强器毫微秒分幅相机的研制现状,并讨论这些相机的快门脉冲发生器电路。同时还介绍了用于带微通道板光电倍增管的选通电路。这些电路作适当修改后可用于微光硅靶摄象管的控制,高压电器特性试验,毫微秒脉冲源以及激光调制等场合中。     

基于红外吸收光谱的瓦斯气体浓度检测技术

针对现有矿井瓦斯传感器的缺点,基于红外光谱吸收原理,采用差分吸收技术设计了红外瓦斯气体浓度探测系统.该系统采用单光路吸收气室和单光路双波长探测技术,利用差动放大电路为核心的微弱信号处理电路实现瓦斯浓度输出信号的检测,并采用线性关系式拟合瓦斯浓度和输出电压的关系曲线,实现了对瓦斯浓度的全量程精确探测.实验表明,该系统的测...     

紫外探针光信号与加速器负载电流脉冲的精密同步技术

 作为探针光源的Nd∶YAG激光器在其外触发控制线路固有延迟减小至100 ns后,从脉冲加速器形成线的主开关处选取Q开关的触发输入信号,利用示波器将激光器Q开关触发信号、加速器主开关触发信号、激光信号以及负载电流信号进行时间关联,测量结果作为调节系统延迟时间的依据,实现了探针光脉冲与加速器负载电流脉冲之间的精密同步,同步精度达到9.6 ns。     

Highly dynamic and versatile pulsed fiber amplifier seeded?by?a?superluminescence diode

We propose and investigate a high power superluminescence diode (SLD) as a pulsed seed source for a highly dynamic and versatile pulse fiber amplifier system. The SLD provides, contrary to conventional Fabry?CPérot laser diodes, a smooth and broad output spectrum which is independent of the input pulse parameters. The output pulses from the SLD are as short as 10?ns with up to 150?mW peak power. Moreover, the pulses can be directly shaped by modulating the injection current of the SLD. Pulse shaping in an amplifier configuration is demonstrated without the observation of stimulated Brillouin scattering (SBS) due to the provided spectral bandwidth of 10?nm FWHM. Further spectral shaping was realized with a band pass filter in the amplifier chain.     

基于光谱技术的植物叶绿素浓度无损检测仪器的研制

开发了一种便携式植物叶绿素无损检测仪器,该仪器可实现对叶绿素浓度的实时、快速、无损检测。仪器主要包括4个部分：叶片夹具,光源驱动电路,光电检测及信号调理电路和微控制系统。提出了一种电流可调节的光源恒流驱动电路方案,在实现恒流驱动的同时还可以对驱动电流进行程控。同时提出了一种一体化叶片夹具设计方案,不仅简化了仪器的光学结构,而且提高了仪器稳定性。在仪器的标定实验中,用SPAD-502叶绿素测量仪测定的叶片叶绿素含量SPAD值作为标准值,建立了多元线性标定模型,对仪器的性能进行了评价,叶绿素预测值与标准值的相关系数为0.97,预测均方根误差为1.3 SPAD,仪器重复性的均方根误差为0.1 SPAD。标定实验结果表明,该仪器测量精度高、性能稳定。     

一种高精度图像采集系统的设计与特点

介绍了一种新型、高精度、实时伪彩色图像采集系统的原理、构成和特点。该系统采用１０ｂｉｔＡ／Ｄ转换器，使得高性能图像分析与处理成为可能。系统采样频率为１４．７５ＭＨｚ，对于标准ＰＡＬ制电视信号，可以保证采样后像素的横纵比为１∶１。由于采用最新ＥＰＬＤ编程技术，使得系统体积减小，可靠性显著提高。可输出标准ＰＡＬ制黑白全电视信号、ＲＧＢ分量彩色信号、Ｙ／Ｃ分量彩色信号及复合视频信号。该系统通过标准ＩＳＡ总线与计算机接口，帧存直接映射计算机内存地址空间，存取速度快。本系统特别适合于高精度的图像测量应用     

用热释电探测器实现比色测温

用钽酸锂热释电探测器实现的火焰温度实时测量系统 ,主要由光学接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。其中 ,光学接收系统主要包括光学接收镜头、调制盘、截止滤光片、窄带干涉滤光片、聚焦透镜及光电转换系统等 ;信号放大与处理系统主要包括前置放大电路、选频放大电路、采样保持电路、模数转换电路及 80 3 1单片机等 ;显示系统主要包括数字显示器、打印机及接口电路等。介绍了该系统的工作原理与基本结构 ,讨论了其中的技术难点及相应的解决方法 ,分析了各量的测量精度对温度测量精度的影响。