發(fā)布時間：2017-09-16 08:41

  本文關(guān)鍵詞：高速PLIF探測系統(tǒng)控制與測試技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 高幀頻 高靈敏度 連續(xù)性 信噪比 軟件設(shè)計

【摘要】：高速PLIF探測系統(tǒng)可對微弱熒光信號進行快速、有效探測,是高速PLIF成像診斷儀的重要組成部分。探測系統(tǒng)多由像增強器與高速相機組成;然而,受制于儀器接口數(shù)據(jù)傳輸速率的限制,目前的探測系統(tǒng)多將采集圖片存儲在高速相機內(nèi)存中,然后通過第三方軟件手動導(dǎo)出,較為繁瑣。由于數(shù)據(jù)量巨大,相機內(nèi)存的限制使高速PLIF系統(tǒng)不能長時間連續(xù)工作。本文從高幀頻、高靈敏度、連續(xù)性的角度出發(fā),主要對高速PLIF探測系統(tǒng)的控制與測試技術(shù)進行了研究。設(shè)計了高速PLIF探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),對探測系統(tǒng)關(guān)鍵器件像增強器的工作原理與噪聲特性進行了介紹,推導(dǎo)了其電流增益表達式,同時,分析了CMOS高速相機的噪聲特性;利用線性系統(tǒng)信噪比級聯(lián)理論結(jié)合系統(tǒng)硬件組成推導(dǎo)了系統(tǒng)的噪聲因子表達式,理論計算表明,系統(tǒng)噪聲因子隨著像增強器增益電壓的增加而減小�？紤]PLIF系統(tǒng)實際運用背景,設(shè)計了兩種不同的系統(tǒng)工作模式:重頻模式、脈沖串模式。根據(jù)不同工作模式進行了探測系統(tǒng)硬件搭建,完成了基于Lab VIEW的高性能控制軟件開發(fā),可保證系統(tǒng)長時間連續(xù)工作,主要突破了高精度時序控制技術(shù),時序脈沖控制精度達到ps量級;高速動態(tài)圖片數(shù)據(jù)采集、存儲與讀出技術(shù),讀寫速度超過500M/s。對探測系統(tǒng)進行噪聲測試研究發(fā)現(xiàn),高速CMOS相機在100Hz及以上幀頻工作時,產(chǎn)生的暗電流噪聲與1/f噪聲可忽略不計;像增強器的增益電壓超過800V時,其產(chǎn)生的暗電流噪聲呈指數(shù)增長。系統(tǒng)重頻工作模式(500-1000Hz)下,利用高精度、高線性度光電探測器對用于測試的激光光源進行了功率抖動修正,給出了探測系統(tǒng)信噪比的測試方法,實驗結(jié)果表明,MCP未達到自飽和狀態(tài)時,系統(tǒng)的信噪比隨著MCP兩端電壓的增加呈指數(shù)增長。同時,利用532nm半波片、偏振片與高精度旋轉(zhuǎn)平臺,對系統(tǒng)光功率響應(yīng)特性進行了測試,測試結(jié)果表明,在MCP未達到自飽和狀態(tài)時,系統(tǒng)光功率響應(yīng)線性度較好,當(dāng)MCP兩端電壓為769.1V時,系統(tǒng)光功率響應(yīng)的動態(tài)范圍在9n W左右,可探測最小光功率3n W~4n W。
【關(guān)鍵詞】：高幀頻 高靈敏度 連續(xù)性 信噪比 軟件設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的研究目的和意義9-10
• 1.2 PLIF技術(shù)國內(nèi)外研究進展10-14
• 1.3 探測系統(tǒng)關(guān)鍵器件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 像增強器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 高速高分辨率相機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 探測系統(tǒng)工作原理與噪聲因子分析17-29
• 2.1 探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 探測系統(tǒng)關(guān)鍵器件簡介18-24
• 2.2.1 像增強器電流增益與噪聲簡介18-23
• 2.2.2 CMOS相機噪聲特性23-24
• 2.3 探測系統(tǒng)噪聲因子分析24-28
• 2.3.1 像增強器噪聲因子26-27
• 2.3.2 光纖錐的噪聲因子27
• 2.3.3 面陣探測器噪聲因子27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 探測系統(tǒng)硬件搭建與控制軟件設(shè)計29-45
• 3.1 重頻模式（REPETITION MODE）29-39
• 3.1.1 系統(tǒng)工作原理與硬件搭建29-34
• 3.1.2 控制軟件設(shè)計34-39
• 3.2 脈沖串工作模式（BURST MODE）39-43
• 3.2.1 系統(tǒng)工作原理與硬件選擇39-41
• 3.2.2 控制軟件設(shè)計41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第4章 探測系統(tǒng)信噪比與功率響應(yīng)測試45-62
• 4.1 系統(tǒng)噪聲特性實驗測試45-51
• 4.1.1 CMOS相機暗電流噪聲45-46
• 4.1.2 CMOS相機 1/f噪聲46-48
• 4.1.3 CMOS相機數(shù)字增益48-50
• 4.1.4 像增強器暗電流噪聲50-51
• 4.2 MCP兩端電壓對系統(tǒng)信噪比的影響51-58
• 4.2.1 測試實驗平臺51-53
• 4.2.2 實驗結(jié)果與分析53-58
• 4.3 系統(tǒng)光功率響應(yīng)測試58-61
• 4.3.1 測試實驗平臺58-59
• 4.3.2 實驗結(jié)果與分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-68
• 致謝68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 龔學(xué)藝;黃思婕;曲榮升;陳凡勝;;CMOS圖像傳感器時間域噪聲分析及其應(yīng)用研究[J];光學(xué)與光電技術(shù);2013年01期

2 向世明;;微光像增強器信噪比理論極限問題研究[J];應(yīng)用光學(xué);2008年05期

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本文編號：862029