【摘 要】
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随着EMCCD图像探测器的不断发展以及对核心器件国产化需求的不断提高,国内对EMCCD器件性能参数测试评价的需求也日益迫切。但由于EMCCD器件种类繁多,不同器件引脚数量、阵列规模、驱动时序等各不相同,因此迫切需要研制具有通用性的EMCCD成像系统,一方面可以提高性能参数测试的一致性、可对比性,另一方面可以缩短开发周期、节省人力物力。针对上述问题,本文设计了一款通用型EMCCD成像系统,可为多款E
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随着EMCCD图像探测器的不断发展以及对核心器件国产化需求的不断提高,国内对EMCCD器件性能参数测试评价的需求也日益迫切。但由于EMCCD器件种类繁多,不同器件引脚数量、阵列规模、驱动时序等各不相同,因此迫切需要研制具有通用性的EMCCD成像系统,一方面可以提高性能参数测试的一致性、可对比性,另一方面可以缩短开发周期、节省人力物力。针对上述问题,本文设计了一款通用型EMCCD成像系统,可为多款EMCCD器件提供测试性能参数的通用平台。基于FPGA的通用化硬件驱动电路设计是本文的研究重点。通过分析EMCCD器件的工作原理和驱动信号共性,进行合理的系统级电学功能划分和结构设计,完成硬件驱动电路设计,满足多款EMCCD器件驱动能力以及驱动数量的要求。同时根据EMCCD器件的输出特性,采用相关双采样电路完成模数转换,通过FPGA实现EMCCD图像的采集和Camera link传输。只要更换相应的CCD芯片板,便能支持多款EMCCD器件的驱动信号产生。其次围绕硬件电路,编写Verilog硬件语言程序,开发通用化软件程序。重点针对不同EMCCD器件进行参数化驱动时序设计,并完成了图像信号采集、中值滤波处理、视频编码输出等必要程序模块,形成一套对应的串口通信指令协议,实现驱动时序、电路参数可灵活配置的功能。基于上文的硬件电路和软件程序对整个成像系统进行板级联调、电路测试、信号测试以及成像演示,实现了多款科学级EMCCD器件驱动成像。最后在成像的基础上进行倍增增益、积分时间以及中值滤波测试,测试结果表明本成像系统在功能上和性能上均符合设计要求,成像效果较为理想。本成像系统能够实现多款EMCCD器件使用同一套硬件电路、同一套FPGA驱动程序且程序控制灵活简洁,具备了通用性和实用性。
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