【摘 要】
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随着科学研究与生产力的发展,光电检测技术以其较高的灵敏度、超快的响应速度、极低的噪声等优点及相对较低的开发成本,使国内外对光电技术的发展日益重视,已形成现代高新技
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随着科学研究与生产力的发展,光电检测技术以其较高的灵敏度、超快的响应速度、极低的噪声等优点及相对较低的开发成本,使国内外对光电技术的发展日益重视,已形成现代高新技术的光电子产业。在实际的检测过程中往往会遇到不同强度的光信号,它们的信号强度可能是随着时间而量级差距较大,这就对我们的探测系统提出了要具有高灵敏度,快速的响应速度,还应该具有高精度的增益改变能力,使得信号采集可以更好的呈现。本文充分调研了当前已经存在的光电检测原理及应用,针对磁约束托卡马克装置等离子体信号检测实际问题与需求,结合光电检测系统增益调节的方法研究,选择以调节光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)模块增益的方式,设计了一种基于FPGA的光电检测增益控制系统。该系统采用上位机软件控制,下位机硬件实现相结合的方式,通过Verilog HDL语言编写程序输出上位机控制电压,实现光电检测系统的增益远程控制。首先介绍了增益控制系统的单板系统设计,单板硬件实现包括主要器件选型和系统电路设计;单板软件设计则从FPGA程序和用户软件设计两个部分详细介绍了各分模块设计。在实验室和2019年EAST秋季放电实验D?辐射诊断中分别对单板系统进行了功能测试和现场性能测试。实验结果表明,系统可以稳定准确调节多通道光电检测系统的增益,能够为检测具有不同幅值,量级差距较大的等离子体信号提供帮助。在单板系统的基础上,扩展开发了多通道多板系统,多板系统设计主要从通信原理以及程序实现上做详细介绍,并使用芯片集成的Signaltap II软件对程序运行进行设计验证。
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