【摘要】：光錐陣列耦合X射線探測器是實現(xiàn)大面積、高分辨率X射線成像的重要手段,在大視場X射線相襯成像、大分子晶體衍射成像、工業(yè)無損檢測、生命科學(xué)研究等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。本項目前期研究中實現(xiàn)了一套2×2光錐陣列耦合4顆CMOS芯片的X射線探測器,可完成X射線圖像數(shù)據(jù)采集與傳輸。但該系統(tǒng)存在一些問題:一是ARM主控板無法監(jiān)控多FPGA的配置過程,不能滿足X射線環(huán)境下遠(yuǎn)程升級配置文件的要求;二是圖像數(shù)據(jù)傳輸時存在丟包問題,數(shù)據(jù)重傳效率低;三是ARM主控板裸機(jī)程序運(yùn)行,不利于后期維護(hù)和功能擴(kuò)展,不能滿足現(xiàn)代醫(yī)療器械的網(wǎng)絡(luò)化要求。本文通過優(yōu)化軟硬件設(shè)計,基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)解決上述問題,具體工作包括:1、嵌入式Linux平臺搭建:在項目板上移植Linux操作系統(tǒng),實現(xiàn)軟硬件資源的自主管理,在此基礎(chǔ)上移植文件系統(tǒng),實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的本地化存儲,使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問,解決圖像數(shù)據(jù)傳輸問題,以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。2、相關(guān)程序設(shè)計:完成了底層硬件驅(qū)動程序、中間封裝層程序及上層應(yīng)用程序的設(shè)計,實現(xiàn)基于Linux系統(tǒng)的軟件分層結(jié)構(gòu)設(shè)計和模塊化設(shè)計,既降低了軟件設(shè)計的復(fù)雜性,又有利于后期功能的擴(kuò)展。3、多FPGA遠(yuǎn)程并行配置:優(yōu)化多FPGA配置系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成ARM主控板對4個FPGA配置過程的控制,實現(xiàn)了Linux系統(tǒng)下的多FPGA遠(yuǎn)程并行配置和配置文件遠(yuǎn)程升級。4、X射線探測器的網(wǎng)絡(luò)化控制設(shè)計:在Linux平臺上搭建web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,完成網(wǎng)絡(luò)前端網(wǎng)頁和后端服務(wù)器程序的設(shè)計,實現(xiàn)X射線探測器的網(wǎng)絡(luò)化控制,為X射線探測器連接網(wǎng)絡(luò)工作站提供了軟硬件基礎(chǔ)。本文的研究工作,優(yōu)化了項目中X射線探測器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能可擴(kuò)展性,實現(xiàn)了X射線探測器的遠(yuǎn)程并行配置與升級,滿足了實際應(yīng)用中光錐陣列X射線探測器網(wǎng)絡(luò)化控制的需求。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN791;TP316.81
【圖文】：

1.1 研究背景X 射線是一種波長在 0.001nm~1nm 之間的短波電磁波。自從倫琴發(fā)現(xiàn) X 以來，人們對它的研究就沒有間斷過。X 射線透過物體時會產(chǎn)生吸收、折射射現(xiàn)象，從而引起其振幅和相位等特征發(fā)生變化。X 射線相襯成像正是利用線通過物體時相位的變化來表征物體內(nèi)部信息的一種成像技術(shù)[1]�；诠鈻鸥缮娴� X 射線相襯成像是二十世紀(jì) 90 年代末發(fā)展起來的一種成像方法。該因?qū)?X 射線源相干性要求低而引發(fā)研究熱潮，并獲得了突破性進(jìn)展[2-4]。典基于光柵微分干涉的 X 射線成像系統(tǒng)如圖 1-1 所示，其工作原理是：經(jīng)過源調(diào)制的 X 射線透過被測物體，在相位光柵的調(diào)制下產(chǎn)生帶有物體信息的 Talb成像，然后經(jīng)吸收分析光柵解調(diào)產(chǎn)生放大的莫爾干涉條紋圖像，進(jìn)而被 X 探測器捕獲成像。

ux 平臺 X 射線探測器多 FPGA 遠(yuǎn)程并行配置及網(wǎng)絡(luò)化控制錐陣列與 9 顆 CCD 圖像傳感器芯片耦合的 X 射線采集系統(tǒng)采用的是 UNIX 工作站，數(shù)據(jù)傳輸速率高，的 X 射線探測器如圖 1-2 所示。由圖可見其數(shù)據(jù)傳輸

圖 1-2 美國阿貢國家實驗室設(shè)計的 3×3 光錐陣列探測器2007 年，日本筑波大學(xué)(University of Tsukuba)依托 SPring-8 同步輻射源，開發(fā)了一套 3×6 光錐陣列耦合探測器系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1-3 所示[18]。該探測器使用了兩套 PC 機(jī)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2764686