瞬變光輻射信號探測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

本文根據(jù)瞬變光輻射探測中強(qiáng)背景、弱目標(biāo)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出以FPGA為控制和處理的核心的數(shù)據(jù)采集方案。該方案采用背景與信號雙重濾波通道，二級程控放大，有效地保證了信號采集質(zhì)量;同時(shí)對目標(biāo)信號采用變頻存儲，大大降低了對數(shù)據(jù)存儲與傳輸?shù)囊螅ＷC了采集過程中有較一致的測量精度。

　　1 系統(tǒng)組成及工作原理

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大致可分為三個(gè)部分：前級預(yù)處理模塊，采樣存儲模塊，F(xiàn)PGA控制模塊，其中前級預(yù)處理模塊包括光電轉(zhuǎn)換器件，有源濾波器組，程控放大電路等。整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖1所示，光電轉(zhuǎn)換電路將進(jìn)入系統(tǒng)的光信號通過探測器轉(zhuǎn)化為電流信號，然后經(jīng)跨阻運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號。系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)濾波通道：背景采用低通濾波，信號采用高通濾波。在起始狀態(tài)，模擬開關(guān)默認(rèn)選通背景通道，程控放大器設(shè)置為背景模式。背景信號經(jīng)A/D采樣后送入FPGA，進(jìn)行閾值比較。當(dāng)檢測到大于閾值的情況時(shí)，F(xiàn)PGA對模擬開關(guān)進(jìn)行通道切換，高通濾波器通道選通，同時(shí)程控放大器工作模式選擇為信號模式。根據(jù)信號前陡后緩的特點(diǎn)，F(xiàn)PGA通過對A/D與FIFO的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)先密后疏地采集存儲。

)和空標(biāo)志()控制數(shù)據(jù)的溢出和空讀，仿真存儲器滿時(shí)寫入數(shù)據(jù)，能方便地進(jìn)行任意字深和字長的擴(kuò)展。

3 FPGA控制邏輯設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以FPGA為核心完成自適應(yīng)閾值設(shè)定，工作模式切換、變頻采樣存儲以及按照接口協(xié)議下傳數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采樣和存儲控制流程如圖3所示。