近年來,隨著工業(yè)CT應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,CT系統(tǒng)精度需求不斷提高,特別是在生物結(jié)構(gòu)、材料微觀結(jié)構(gòu)等方面對空間分辨率要求達(dá)到微米甚至納米級。高分辨率的微納CT（Micro-nano CT）是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。高分辨率面陣探測器是微納CT系統(tǒng)關(guān)鍵部件,探測器性能直接影響系統(tǒng)指標(biāo)。本文對以高分辨率面陣CCD為核心部件的探測器開展研究,開發(fā)和設(shè)計(jì)了探測器采集與傳輸系統(tǒng),并完成了硬件制作和相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)。論文主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:首先,本文對用于低能X射線的面陣CCD探測器結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了分析。研究了系統(tǒng)的控制方案和數(shù)據(jù)傳輸方案,并完成了系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)。其次,具體分析了滿足設(shè)計(jì)需求的KAF-8300面陣CCD器件的參數(shù)和性能。分別設(shè)計(jì)了以集成功率芯片、分立器件為核心的探測器驅(qū)動(dòng)電路和以運(yùn)算放大器電壓跟隨電路和穩(wěn)壓電源芯片為核心的電壓供給電路;設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理電路,使KAF-8300芯片的輸出電壓和A/D芯片的輸入電壓能夠互相匹配;分析了A/D芯片WM8214的功能與特性,并完成了相關(guān)電路設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了FPGA芯片的配置電路和外圍電路;重點(diǎn)研究了Camera Link接口技術(shù),設(shè)計(jì)了Came... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 面陣CCD探測器的國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀
    1.3 面陣CCD的分類與工作原理
        1.3.1 面陣CCD的結(jié)構(gòu)和分類
        1.3.2 面陣CCD的工作原理
    1.4 課題研究內(nèi)容和章節(jié)安排
2 微納CT系統(tǒng)面陣CCD探測器與數(shù)據(jù)采集傳輸方案設(shè)計(jì)
    2.1 微納CT系統(tǒng)
        2.1.1 微納CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.1.2 面陣CCD探測器結(jié)構(gòu)
        2.1.3 微納CT系統(tǒng)探測器技術(shù)需求分析
        2.1.4 面陣CCD探測器性能指標(biāo)
    2.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸方案需求分析
        2.2.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)要求和難點(diǎn)分析
        2.2.2 系統(tǒng)控制方案需求
        2.2.3 數(shù)據(jù)傳輸方案需求
    2.3 系統(tǒng)總體方案與器件選型
        2.3.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸方案設(shè)計(jì)
        2.3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵器件選型
    2.4 本章小結(jié)
3 面陣CCD驅(qū)動(dòng)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    3.1 KAF-8300CCD驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
        3.1.1 驅(qū)動(dòng)需求
        3.1.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
    3.2 信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
        3.2.1 信號(hào)調(diào)理電路
        3.2.2 WM8214功能與特性
        3.2.3 WM8214應(yīng)用電路
    3.3 FPGA控制電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 FPGA配置電路
        3.3.2 FPGA外圍電路
    3.4 電壓配置電路設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
4 數(shù)據(jù)傳輸和上位機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究
    4.1 CAMERALINK接口研究
        4.1.1 LVDS技術(shù)
        4.1.2 CameraLink接口通信協(xié)議
        4.1.3 CameraLink的信號(hào)需求
        4.1.4 芯片組
        4.1.5 連接器、電纜和端口引腳分配
        4.1.6 CameraLink接口配置電路
    4.2 CAMERALINK協(xié)議時(shí)序
    4.3 圖像采集卡與LABVIEW上位機(jī)技術(shù)研究
        4.3.1 PCIE-1427幀接收器
        4.3.2 LabVIEW程序
        4.3.3 LabVIEW驅(qū)動(dòng)要求
        4.3.4 相機(jī)文件生成器
    4.4 LABVIEW程序配置方式
    4.5 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和硬件測試
    5.1 程序總體設(shè)計(jì)
    5.2 探測器驅(qū)動(dòng)測試
        5.2.1 驅(qū)動(dòng)時(shí)序設(shè)計(jì)
        5.2.2 驅(qū)動(dòng)電路測試
    5.3 A/D芯片采樣測試
        5.3.1 WM8214寄存器配置
        5.3.2 WM8214的采樣測試
    5.4 數(shù)據(jù)傳輸測試
        5.4.1 LabVIEW上位機(jī)設(shè)計(jì)
        5.4.2 CameraLink協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        5.4.3 數(shù)據(jù)傳輸模擬測試
        5.4.4 采集與傳輸聯(lián)合測試
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 課題展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間受理專利目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]面陣探測器KAI-04022驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 馬天翔.  國外電子測量技術(shù). 2015(02)
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[10]基于相關(guān)雙采樣技術(shù)的CCD視頻信號(hào)處理研究[J]. 張林,李永新,胡學(xué)友.  宇航計(jì)測技術(shù). 2007(02)

博士論文
[1]超高分辨率CCD成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳厚德.大連海事大學(xué) 2012
[2]面陣CCD高速成像電路技術(shù)研究[D]. 余達(dá).中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2012

碩士論文
[1]高分辨X射線面陣CCD探測器數(shù)據(jù)采集[D]. 王雨.重慶大學(xué) 2016
[2]基于FPGA和GigE Vision相機(jī)的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 姚克奇.東南大學(xué) 2016
[3]微納CT系統(tǒng)探測器特性研究[D]. 陳贊.重慶大學(xué) 2015
[4]基于Camera Link的數(shù)字圖像采集處理及以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)[D]. 趙強(qiáng).重慶大學(xué) 2014
[5]CCD的圖像采集軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 祖力.電子科技大學(xué) 2012
[6]基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 湯少維.電子科技大學(xué) 2007
[7]基于USB接口的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 巫鍇.重慶大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3173229