[發(fā)明專利]一種紅外干涉信號(hào)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811387874.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN109470362B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高聰;華建文;陳仁;王海英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G01J3/45
• 分類號(hào): G01J3/45
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種紅外干涉信號(hào)采集系統(tǒng)，包括接口模塊、信號(hào)校正模塊、FPGA采集模塊、電源模塊、USB3.0傳輸模塊，其特征在于：

所述的接口模塊由電平參考源芯片、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器搭建的電平調(diào)整電路以及電壓跟隨電路組成；

所述的信號(hào)校正模塊由多個(gè)由運(yùn)算放大器和電阻電容組件組成的濾波和積分電路組成平行處理電路，接收并處理來自接口模塊的信號(hào)，然后將信號(hào)送入FPGA采集模塊；

所述的FPGA采集模塊由FPGA、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片以及電阻電容搭建而成；

所述的電源模塊由帶LDO功能的電源以及電平轉(zhuǎn)換芯片和電阻電容搭建的電平轉(zhuǎn)換電路組成；

所述的USB3.0傳輸模塊由Cypress 3014芯片以及配套器件搭建而成，配套器件包括用于燒寫調(diào)試以及數(shù)據(jù)緩存的ROM芯片及JTAG接口、USB3.0-Type C硬件接口以及電阻電容；

所述的電源模塊中的數(shù)字電源，一部分給USB3.0傳輸模塊和FPGA采集模塊中數(shù)字電路供電，F(xiàn)PGA采集模塊中的供電部分包括FPGA的數(shù)字芯片管腳、與動(dòng)鏡系統(tǒng)相耦合的接口數(shù)字芯片以及A/D轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)字管腳；還有一部分通過接口模塊給探測(cè)器數(shù)字電源供電；電源模塊中的模擬電源部分給所有模塊中使用的運(yùn)算放大器，以及FPGA采集模塊中的FPGA和A/D轉(zhuǎn)換芯片中的模擬管腳供電；

其中接口模塊和FPGA采集模塊以及信號(hào)校正模塊間使用傳輸線傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)；FPGA采集模塊、信號(hào)校正模塊以及USB3.0傳輸模塊之間采用PCB板間走線傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)；電源模塊與其他各模塊的一級(jí)連接采用導(dǎo)線連接，一級(jí)電平通過電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成二級(jí)電平后通過板子內(nèi)走線傳輸；

系統(tǒng)開始工作后，F(xiàn)PGA采集模塊首先接收到動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)控制盒發(fā)出的勻速信號(hào)、方向信號(hào)以及采樣信號(hào)，然后通過VHDL編譯而成的程序產(chǎn)生滿足探測(cè)器工作需求的時(shí)序信號(hào)；這些時(shí)序信號(hào)通過傳輸線和接口模塊連接，模塊間的時(shí)序傳輸都采用了電平轉(zhuǎn)換芯片用于模塊之間的信號(hào)隔離；信號(hào)到達(dá)接口模塊后再經(jīng)模塊內(nèi)部PCB板走線直接傳輸?shù)教綔y(cè)器接口的對(duì)應(yīng)引腳上；探測(cè)器接收到正確的時(shí)序信號(hào)后，會(huì)輸出模擬信號(hào)并通過接口模塊中的電路對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行電平調(diào)整、濾波處理、使其達(dá)到最佳狀態(tài)，接著將調(diào)節(jié)到最佳接收狀態(tài)的輸出信號(hào)傳出下一級(jí)信號(hào)校正模塊；通過信號(hào)校正模塊后，使輸入信號(hào)滿足A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入要求；通過PCB板內(nèi)走線到FPGA采集模塊，在FPGA的合理時(shí)序控制下，信號(hào)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過PCB走線將數(shù)字信號(hào)傳入U(xiǎn)SB3.0數(shù)據(jù)傳輸模塊，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集下來；最后通過數(shù)據(jù)處理方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以及系統(tǒng)性能衡量。

2.一種基于權(quán)利要求1所述的一種紅外干涉信號(hào)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于方法步驟如下：

1)分別將兩組不同溫度下采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣重組排列，生成直接顯示觀測(cè)的干涉圖圖像數(shù)據(jù)，其中對(duì)錯(cuò)誤干涉圖進(jìn)行定位和排除或者修復(fù)；

2)通過計(jì)算不同黑體溫度下的普朗克函數(shù)，數(shù)據(jù)的平均圖像數(shù)據(jù)以及傅里葉變換后得到的平均光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)曲線；

3)運(yùn)用算法，將響應(yīng)曲線作曲線擬合處理，去除實(shí)驗(yàn)室水汽對(duì)曲線的影響；

4)計(jì)算出系統(tǒng)的噪聲等效的光譜輻射量，即噪聲等效光譜輻射。