專(zhuān)利名稱(chēng)：基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于距離選通激光成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于距離選通的激光 成像同步控制系統(tǒng)，適用于在基于距離選通激光成像時(shí)對(duì)脈沖激光器和IC⑶各自觸發(fā)信 號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，以及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，和脈沖激光器輸 出功率的控制參數(shù)、ICCD的增益控制參數(shù)等進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，尤其適用于需要對(duì)脈沖 激光器的觸發(fā)信號(hào)和ICCD的觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)延時(shí)和相互延時(shí)(便于延時(shí)補(bǔ)償)且 延時(shí)步長(zhǎng)可調(diào)的控制場(chǎng)合中。
背景技術(shù)：
目前，基于距離選通激光成像技術(shù)廣泛用于監(jiān)視、偵察和安防領(lǐng)域，它主要是通過(guò) 脈沖激光器和成像探測(cè)器之間的時(shí)序控制，根據(jù)不同探測(cè)距離上目標(biāo)的反射信號(hào)到達(dá)接收 器時(shí)的時(shí)間不同，從而決定不同的開(kāi)啟時(shí)間，使由被觀察目標(biāo)反射回來(lái)的脈沖信號(hào)剛好在 ICCD相機(jī)選通工作的時(shí)間內(nèi)到達(dá)相機(jī)并成像，因此可以有效的抑制背景光的后向散射，提 高目標(biāo)的工作距離和成像質(zhì)量。基于距離選通激光成像技術(shù)成像質(zhì)量的好壞與脈沖激光器及ICXD各自觸發(fā)信號(hào) 的頻率、脈寬參數(shù)，以及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)及相互延時(shí)的控制參數(shù)，和脈沖激光器輸出 功率的控制參數(shù)、ICCD的增益控制參數(shù)等有關(guān)。對(duì)這幾個(gè)參數(shù)的合理精確控制往往決定了 成像質(zhì)量的好壞。目前基于距離選通激光成像技術(shù)的同步控制系統(tǒng)大多只能對(duì)這些參數(shù)進(jìn) 行一些簡(jiǎn)單的設(shè)置，靈活性差，穩(wěn)定性難以保證，且不能實(shí)時(shí)設(shè)置，所以使用起來(lái)比較麻煩， 對(duì)選通成像效果產(chǎn)生較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于距離選 通的激光成像同步控制系統(tǒng)，以達(dá)到靈活設(shè)置成像參數(shù)的目的，并且結(jié)構(gòu)緊湊，便于搬運(yùn)， 使用方便，穩(wěn)定性好。( 二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)軟件界面1、USB接口 2、微控制器3、FPGA4、外圍電路5、延時(shí)精調(diào)電路6、 PCB板7和運(yùn)算放大器8，其中，從計(jì)算機(jī)軟件界面1發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口 2傳送至 微控制器3 ；微控制器3將脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)和這兩路觸 發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)傳至FPGA4 ；FPGA4接收到這些控制參數(shù)后，產(chǎn)生觸發(fā) 脈沖激光器和ICXD的具有頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)、延時(shí)和交互延時(shí)可調(diào)(粗調(diào))的兩路TTL 信號(hào)，這兩路信號(hào)再經(jīng)延時(shí)精調(diào)電路6后實(shí)現(xiàn)延時(shí)和交互延時(shí)的精調(diào)，最終觸發(fā)脈沖激光 器和I(XD。上述方案中，所述計(jì)算機(jī)軟件界面1是安裝在windows 2000及以上系統(tǒng)的環(huán)境下的軟件操作界面，從計(jì)算機(jī)軟件界面1發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)包括脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā) 信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，脈沖激光器輸出功 率的控制參數(shù)和ICCD的增益控制參數(shù)。上述方案中，所述微控制器3進(jìn)一步根據(jù)脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD 的增益控制參數(shù)確定激光器輸出功率的控制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)，并將這些信號(hào) 經(jīng)內(nèi)嵌或外置的數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)算放大器8放大后輸出，從而分別控 制脈沖激光器的輸出功率和ICCD的增益。上述方案中，所述微控制器3進(jìn)一步將接收自USB接口 2的數(shù)據(jù)傳送至外圍電路 5進(jìn)行顯示以便操作人員實(shí)時(shí)觀察。上述方案中，所述FPGA4用于接收微控制器3傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，將自身的系統(tǒng)時(shí) 鐘信號(hào)進(jìn)行分頻、脈寬和延時(shí)調(diào)節(jié)，從微控制器3傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包含有脈沖激光器和 ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，以及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)， FPGA4從這些信息中得到對(duì)FPGA4的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行處理的分頻系數(shù)、脈寬和交互延時(shí) 信息，然后對(duì)分頻系數(shù)計(jì)數(shù)器、脈寬計(jì)數(shù)器和延時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行賦值，啟動(dòng)各自計(jì)數(shù)器，對(duì)系 統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻、脈寬和延時(shí)調(diào)節(jié)，處理后將這兩路信號(hào)傳至延時(shí)精調(diào)電路6，對(duì)這兩 路信號(hào)進(jìn)行延時(shí)精調(diào)處理。上述方案中，所述外圍電路5包括液晶顯示器和LED，液晶顯示器顯示當(dāng)前的頻 率、脈寬和延時(shí)參數(shù)，LED顯示當(dāng)前同步控制系統(tǒng)的上電狀態(tài)和延時(shí)或自動(dòng)延時(shí)的切換狀 態(tài)。上述方案中，所述延時(shí)精調(diào)電路6是由延時(shí)線(xiàn)和緩沖器構(gòu)成，依延時(shí)線(xiàn)器件不同， 延時(shí)線(xiàn)最大延時(shí)從48. 75ns到520ns，延時(shí)步長(zhǎng)從0. 15ns到2ns ；延時(shí)時(shí)間參數(shù)由FPGA4控 制，緩沖器用于增強(qiáng)信號(hào)對(duì)負(fù)載的觸發(fā)能力，方便對(duì)負(fù)載的觸發(fā)。上述方案中，所述運(yùn)算放大器8用于將已經(jīng)轉(zhuǎn)化為模擬的脈沖激光器的輸出功率 控制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)進(jìn)行放大處理，輸出模擬電壓，得到所要求的電壓范圍， 從而分別控制脈沖激光器的輸出功率和ICCD的增益。上述方案中，該系統(tǒng)用于對(duì)觸發(fā)脈沖激光器和ICCD的兩路信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)延時(shí)，并 且根據(jù)延遲線(xiàn)器件的不同，延時(shí)精調(diào)步長(zhǎng)從0. 15ns到2ns可變。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、利用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，以 及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，和脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)、 ICCD的增益控制參數(shù)等的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)間的 延時(shí)和每次延時(shí)的步長(zhǎng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)相互延時(shí)，方便兩路信號(hào)的延時(shí)補(bǔ)償。另外還可以進(jìn) 行這兩路信號(hào)的自動(dòng)延時(shí)，便于觀察選通成像時(shí)的切片現(xiàn)象。2、利用本發(fā)明，可以在基于距離選通的激光成像過(guò)程中對(duì)脈沖激光器和IC⑶各 自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，以及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，和脈沖 激光器輸出功率的控制參數(shù)、ICCD的增益控制參數(shù)等進(jìn)行自由的設(shè)置，操作方便，實(shí)時(shí)性 好。3、利用本發(fā)明，可以從IXD上很快看到基于距離選通的激光成像的技術(shù)參數(shù)，便于觀察，人機(jī)接口好。同步控制系統(tǒng)電路集成在一塊PCB板上，體積小，重量輕，方便搬運(yùn)與 安裝在其他系統(tǒng)中，穩(wěn)定性好，可長(zhǎng)時(shí)間工作。4、利用本發(fā)明，可以對(duì)成像參數(shù)進(jìn)行精確設(shè)置。根據(jù)延時(shí)線(xiàn)器件的不同，延時(shí)線(xiàn)的 延時(shí)步長(zhǎng)可從0. 15ns到2ns，延時(shí)線(xiàn)最大延時(shí)可以從48. 75ns到520ns?？梢詫?duì)成像參數(shù) 進(jìn)行高精度的控制，提高成像質(zhì)量與水平。5、利用本發(fā)明，不僅可以對(duì)脈沖激光器的觸發(fā)信號(hào)和ICCD的觸發(fā)信號(hào)間的延時(shí) 進(jìn)行靈活設(shè)置，還能對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行交互延時(shí)設(shè)置，即IC⑶的觸發(fā)信號(hào)不僅能夠延遲于 脈沖激光器的觸發(fā)信號(hào)，脈沖激光器的觸發(fā)信號(hào)也可以適當(dāng)延遲于ICCD的觸發(fā)信號(hào)，這樣 便于延時(shí)補(bǔ)償。增強(qiáng)了延時(shí)調(diào)節(jié)的靈活性。另外，本發(fā)明還可以對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)延時(shí)， 可以更加直觀地觀察到距離選通成像過(guò)程中的切片成像現(xiàn)象。6、本發(fā)明另一優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)可編程。FPGA和微控制器模塊都是可編程器件，不僅可 以對(duì)成像控制信號(hào)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，還可進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)。系統(tǒng)能重復(fù)使用，靈活性好。


圖1是本發(fā)明提供的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是脈沖激光器/ICCD觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生示意圖；圖3是延時(shí)原理示意圖。圖中主要元件符號(hào)說(shuō)明1計(jì)算機(jī)軟件界面，2USB傳輸接口，3微控制器，4FPGA，5外圍電路，6延時(shí)精調(diào)電 路，7PCB板，8運(yùn)算放大器，9脈沖激光器觸發(fā)信號(hào)，10ICCD觸發(fā)信號(hào)，11ICCD增益控制信號(hào)， 12脈沖激光器功率控制信號(hào)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)軟件界面1、USB接口 2、微控制器3、FPGA4、外圍電路5、延時(shí)精 調(diào)電路6、PCB板7和運(yùn)算放大器8，其中，從計(jì)算機(jī)軟件界面1發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口 2傳送至微控制器3 ；微控制器3將脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)和 這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)傳至FPGA4 ；FPGA4接收到這些控制參數(shù)后， 產(chǎn)生觸發(fā)脈沖激光器和ICCD的具有頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)和延時(shí)可調(diào)(粗調(diào))的兩路TTL信 號(hào)，這兩路信號(hào)再經(jīng)延時(shí)精調(diào)電路6后實(shí)現(xiàn)延時(shí)和交互延時(shí)，最終觸發(fā)脈沖激光器和ICCD。計(jì)算機(jī)軟件界面1是安裝在windows 2000及以上系統(tǒng)的環(huán)境下的軟件操作界面， 從計(jì)算機(jī)軟件界面1發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)包括脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬 參數(shù)，這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和 ICCD的增益控制參數(shù)。微控制器3進(jìn)一步根據(jù)脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD的增益控制參數(shù) 確定激光器輸出功率的控制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)，并將這些信號(hào)經(jīng)內(nèi)嵌或外置的 數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)算放大器8放大后輸出，從而分別控制脈沖激光器的輸出功率和ICXD的增益。并且，微控制器3進(jìn)一步將接收自USB接口 2的數(shù)據(jù)傳送至外圍 電路5進(jìn)行顯示以便操作人員實(shí)時(shí)觀察。FPGA4用于接收微控制器3傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，將自身的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻、脈 寬和延時(shí)(粗調(diào))調(diào)節(jié)，從微控制器3傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包含有脈沖激光器和ICXD各自觸發(fā) 信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，以及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，F(xiàn)PGA4從這些 信息中得到對(duì)FPGA4的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行處理的分頻系數(shù)、脈寬和延時(shí)信息，然后對(duì)分頻 系數(shù)計(jì)數(shù)器、脈寬計(jì)數(shù)器和延時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行賦值，啟動(dòng)各自計(jì)數(shù)器，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分 頻、脈寬調(diào)節(jié)和延時(shí)調(diào)節(jié)(粗調(diào))，處理后將這兩路信號(hào)傳至延時(shí)精調(diào)電路6，對(duì)這兩路信號(hào) 進(jìn)行延時(shí)精調(diào)處理。外圍電路5包括液晶顯示器和LED，液晶顯示器顯示當(dāng)前的頻率、脈寬和延時(shí)參 數(shù)，LED顯示當(dāng)前同步控制系統(tǒng)的上電狀態(tài)和延時(shí)或自動(dòng)延時(shí)的切換狀態(tài)。延時(shí)精調(diào)電路 6是由延時(shí)線(xiàn)和緩沖器構(gòu)成，依延時(shí)線(xiàn)器件不同，延時(shí)線(xiàn)最大延時(shí)從48. 75ns到520ns，延時(shí) 步長(zhǎng)從0. 15ns到2ns ；延時(shí)時(shí)間參數(shù)由FPGA4控制，緩沖器用于增強(qiáng)信號(hào)對(duì)負(fù)載的觸發(fā)能 力，方便對(duì)負(fù)載的觸發(fā)。運(yùn)算放大器8用于將已經(jīng)轉(zhuǎn)化為模擬的脈沖激光器的輸出功率控 制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)進(jìn)行放大處理，輸出模擬電壓，得到所要求的電壓范圍，從 而分別控制脈沖激光器的輸出功率和ICCD的增益。該系統(tǒng)用于對(duì)觸發(fā)脈沖激光器和ICCD的兩路信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)延時(shí)，并且根據(jù)延遲 線(xiàn)器件的不同，延時(shí)精調(diào)步長(zhǎng)從0. 15ns到2ns。再次參見(jiàn)圖1，從計(jì)算機(jī)軟件界面1發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口 2傳送至微控制 器3。微控制器3 —方面根據(jù)脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD的增益控制參數(shù)確定 激光器輸出功率的控制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)。并將這些信號(hào)經(jīng)內(nèi)嵌的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)(如果微控制器沒(méi)有內(nèi)嵌的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，則該系統(tǒng)另外包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器)， 再經(jīng)運(yùn)算放大器8放大后輸出，從而分別控制脈沖激光器的輸出功率和ICCD的增益；另一 方面將數(shù)據(jù)傳送至外圍電路5進(jìn)行顯示以便操作人員實(shí)時(shí)觀察；再一方面將脈沖激光器和 ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)和這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)傳至 FPGA4。FPGA4得到這些控制參數(shù)后，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖激光器和ICXD的具有頻率可調(diào)、脈寬可 調(diào)和延時(shí)可調(diào)的兩路TTL信號(hào)。這兩路信號(hào)再經(jīng)延時(shí)精調(diào)電路6后實(shí)現(xiàn)延時(shí)和交互延時(shí)， 最終觸發(fā)脈沖激光器和ICCD?；趫D1所示的本發(fā)明提供的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖，以下對(duì)本發(fā)明提供的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行詳細(xì)描 述。步驟1 計(jì)算機(jī)軟件界面發(fā)送控制命令。從軟件界面1發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)包括脈沖 激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)，這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制 參數(shù)，脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD的增益控制參數(shù)。步驟2 這些數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口 2傳送至微控制器3。步驟3 微控制器3 —方面根據(jù)脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD的增益控 制參數(shù)確定激光器輸出功率的控制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)。并將這些信號(hào)經(jīng)內(nèi)嵌的 數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)(如果微控制器沒(méi)有內(nèi)嵌的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，則該系統(tǒng)另外包括數(shù) 模轉(zhuǎn)換器)，再經(jīng)運(yùn)算放大器8放大后輸出，從而分別控制脈沖激光器的輸出功率和ICCD的增益；另一方面將數(shù)據(jù)傳送至外圍電路5進(jìn)行顯示以便操作人員實(shí)時(shí)觀察；再一方面將脈 沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)和這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的 控制參數(shù)傳至FPGA4。步驟4 :FPGA4得到這些控制參數(shù)后，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖激光器和ICXD的具有頻率可 調(diào)、脈寬可調(diào)和延時(shí)可調(diào)(粗調(diào))的兩路TTL信號(hào)。下面舉出一個(gè)具體的例子FPGA4接收到脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)以及這兩路觸發(fā) 信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)后，從而確定分頻系數(shù)和脈寬值。假設(shè)計(jì)數(shù)器的初始值 為0，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值小于脈寬值時(shí)，輸出信號(hào)為高電平。在每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的上升沿時(shí)，計(jì)數(shù)器 的值加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值加到脈寬值時(shí)，信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，繼續(xù)進(jìn)行加1操作，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值 加到分頻系數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器值歸0，輸出信號(hào)再次變?yōu)楦唠娖?，如此循環(huán)下去。見(jiàn)圖2。步驟5 這兩路信號(hào)再經(jīng)延遲精調(diào)電路6后實(shí)現(xiàn)延時(shí)精調(diào)，最終觸發(fā)脈沖激光器和 ICCD。附圖3。另外延時(shí)精調(diào)電路還可實(shí)現(xiàn)相互延時(shí)的精調(diào)，即ICCD的觸發(fā)信號(hào)不僅能夠 精確延遲于脈沖激光器的觸發(fā)信號(hào)，脈沖激光器的觸發(fā)信號(hào)也可以精確延遲于ICCD的觸 發(fā)信號(hào)，這樣便于延時(shí)補(bǔ)償。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)軟件 界面(1)、USB接口 (2)、微控制器(3)、FPGA、外圍電路(5)、延時(shí)精調(diào)電路(6)、PCB板 (7)和運(yùn)算放大器(8)，其中，從計(jì)算機(jī)軟件界面(1)發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口( 傳送 至微控制器(3)；微控制器C3)將脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)和這 兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)傳至FPGA(4) ；FPGA(4)接收到這些控制參數(shù) 后，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖激光器和ICXD的具有頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)、延時(shí)和交互延時(shí)可調(diào)的兩路 TTL信號(hào)，這兩路信號(hào)再經(jīng)延時(shí)精調(diào)電路(6)后實(shí)現(xiàn)延時(shí)和交互延時(shí)的精調(diào)，最終觸發(fā)脈沖 激光器和ICXD。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 計(jì)算機(jī)軟件界面(1)是安裝在windows 2000及以上系統(tǒng)的環(huán)境下的軟件操作界面，從計(jì)算 機(jī)軟件界面(1)發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)包括脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)， 這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD 的增益控制參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 微控制器( 進(jìn)一步根據(jù)脈沖激光器輸出功率的控制參數(shù)和ICCD的增益控制參數(shù)確定激 光器輸出功率的控制信號(hào)和ICCD的增益控制信號(hào)，并將這些信號(hào)經(jīng)內(nèi)嵌或外置的數(shù)模轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)算放大器(8)放大后輸出，從而分別控制脈沖激光器的輸出 功率和ICXD的增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 微控制器⑶進(jìn)一步將接收自USB接口⑵的數(shù)據(jù)傳送至外圍電路(5)進(jìn)行顯示以便操作 人員實(shí)時(shí)觀察。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 FPGA(4)用于接收微控制器(3)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，將自身的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻、脈寬和 延時(shí)調(diào)節(jié)，從微控制器C3)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包含有脈沖激光器和IC⑶各自觸發(fā)信號(hào)的頻 率、脈寬參數(shù)，以及這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)，F(xiàn)PGA(4)從這些信息中 得到對(duì)FPGA的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行處理的分頻系數(shù)和脈寬、延時(shí)和交互延時(shí)信息，然后 對(duì)分頻系數(shù)計(jì)數(shù)器、脈寬計(jì)數(shù)器和延時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行賦值，啟動(dòng)各自計(jì)數(shù)器，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) 進(jìn)行分頻、脈寬和延時(shí)調(diào)節(jié)，處理后將這兩路信號(hào)傳至延時(shí)精調(diào)電路(6)，對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn) 行延時(shí)精調(diào)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 外圍電路( 包括液晶顯示器和LED，液晶顯示器顯示當(dāng)前的頻率、脈寬和延時(shí)參數(shù)，LED顯 示當(dāng)前同步控制系統(tǒng)的上電狀態(tài)和延時(shí)或自動(dòng)延時(shí)的切換狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述延時(shí)精調(diào)電路(6)是由延時(shí)線(xiàn)和緩沖器構(gòu)成，依延時(shí)線(xiàn)器件不同，延時(shí)線(xiàn)最大延時(shí)從 48. 75ns到520ns，延時(shí)步長(zhǎng)從0. 15ns到2ns ；延時(shí)時(shí)間參數(shù)由FPGA(4)控制，緩沖器用于 增強(qiáng)信號(hào)對(duì)負(fù)載的觸發(fā)能力，方便對(duì)負(fù)載的觸發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 運(yùn)算放大器(8)用于將已經(jīng)轉(zhuǎn)化為模擬的脈沖激光器的輸出功率控制信號(hào)和ICCD的增益 控制信號(hào)進(jìn)行放大處理，輸出模擬電壓，得到所要求的電壓范圍，從而分別控制脈沖激光器的輸出功率和ICCD的增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，其特征在于，該系 統(tǒng)用于對(duì)觸發(fā)脈沖激光器和ICCD的兩路信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)延時(shí)，并且根據(jù)延遲線(xiàn)器件的不同， 延時(shí)精調(diào)步長(zhǎng)從0. 15ns到2ns可變。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于距離選通的激光成像同步控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)軟件界面、USB接口、微控制器、FPGA、外圍電路、延時(shí)精調(diào)電路、PCB板和運(yùn)算放大器，其中，從計(jì)算機(jī)軟件界面發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口傳送至微控制器；微控制器將脈沖激光器和ICCD各自觸發(fā)信號(hào)的頻率、脈寬參數(shù)和這兩路觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)和相互延時(shí)的控制參數(shù)傳至FPGA；FPGA接收到這些控制參數(shù)后，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖激光器和ICCD的具有頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)、延時(shí)和交互延時(shí)可調(diào)(粗調(diào))的兩路TTL信號(hào)，這兩路信號(hào)再經(jīng)延時(shí)精調(diào)電路后實(shí)現(xiàn)延時(shí)和交互延時(shí)的精調(diào)，最終觸發(fā)脈沖激光器和ICCD。利用本發(fā)明，達(dá)到能夠靈活設(shè)置成像參數(shù)的目的，并且結(jié)構(gòu)緊湊，便于搬運(yùn)，使用方便，穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102096388SQ201010598989
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者周燕, 楊金寶, 范松濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所