高精度時(shí)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(hào)復(fù)雜化趨勢(shì)的日益加劇，時(shí)域測(cè)量中時(shí)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(duì)熒光壽命的測(cè)量具有重要應(yīng)用，時(shí)間捕捉精度的提高，有助于降低熒光的檢測(cè)限，提高檢測(cè)的靈敏度，從而提高熒光壽命的測(cè)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(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)定跟蹤，還是單光子探測(cè)中的時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)都離不開對(duì)時(shí)間信號(hào)的高精度捕捉。在分布式光纖安全監(jiān)測(cè)方面，分布式光

2、纖的空間分辨率對(duì)應(yīng)時(shí)間分辨率，時(shí)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?？梢姡呔鹊臅r(shí)間捕捉具有重要而廣泛的應(yīng)用。
　　本設(shè)計(jì)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(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)中的模擬法為基礎(chǔ)，借鑒其中的時(shí)間-幅度轉(zhuǎn)換法，研究事件脈沖觸發(fā)條件下對(duì)時(shí)間信號(hào)的高精度捕捉問題。同時(shí)，結(jié)合LabVIEW軟件的圖形化開發(fā)環(huán)境，對(duì)時(shí)間相關(guān)事件進(jìn)行捕捉以及統(tǒng)計(jì)顯示。在系統(tǒng)硬件部分

3、設(shè)計(jì)上，利用恒流源對(duì)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(shí)利用 FPGA控制電子開關(guān)的閉合與斷開，達(dá)到對(duì)電容充放電的控制；為了盡量減小捕捉延時(shí)，設(shè)計(jì)了采樣保持電路，從而使事件脈沖到來時(shí)，電壓信號(hào)處于保持狀態(tài)，保證了事件脈沖到來時(shí)的時(shí)間與此時(shí)的電壓幅度保持對(duì)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，完成時(shí)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)