在核數(shù)據(jù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中,前端電子學(xué)通常利用高帶寬放大器將探測(cè)器輸出的微弱瞬態(tài)脈沖信號(hào)進(jìn)行匹配和模擬調(diào)理,然后通過(guò)模擬電纜送至后端電子學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化處理。然而,由于帶寬、衰減、干擾等限制因素,在通道數(shù)多和傳輸距離遠(yuǎn)的情況下,使用長(zhǎng)電纜低失真地傳輸瞬態(tài)脈沖信號(hào)變得越來(lái)越困難。一種解決思路是將后端數(shù)字化電子學(xué)前置到探測(cè)器端,就近對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理,從而避免了模擬信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題。然而,前移的數(shù)字化系統(tǒng)(特別是高速波形數(shù)字化電路)除了給敏感的前端模擬電路帶來(lái)高頻數(shù)字干擾外,也增加了讀出電子學(xué)設(shè)計(jì)、安裝、供電、散熱等方面的難度,導(dǎo)致其使用范圍受到限制。尤其當(dāng)前端探測(cè)器處于強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射等極端物理環(huán)境中,傳統(tǒng)的讀出方法將面臨巨大挑戰(zhàn)。光纖因其具有高帶寬、低損耗、低成本、易于使用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信中,此時(shí)光纖作為數(shù)字信號(hào)的傳輸介質(zhì)而存在。此外,光纖還被用于制作各式各樣的傳感器,用來(lái)傳輸被調(diào)制到光波中的模擬信號(hào),廣泛應(yīng)用在聲、光、電、磁等信號(hào)的探測(cè)中。其中,基于光相位調(diào)制技術(shù)的模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)具備高帶寬、高靈敏度、高動(dòng)態(tài)范圍、無(wú)源、無(wú)電磁輻射、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此,本論文基于光相位調(diào)制理論開(kāi)展瞬態(tài)脈沖信號(hào)的讀出方法研究,充分借鑒光調(diào)制、光纖無(wú)線電、波形數(shù)字化等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。該方法在探測(cè)器前端布置相位調(diào)制器,通過(guò)電光調(diào)制技術(shù),將探測(cè)器輸出的瞬態(tài)脈沖信號(hào)調(diào)制到光波相位中。經(jīng)過(guò)相位調(diào)制的光波通過(guò)長(zhǎng)距離光纖傳輸至后端并與參考光發(fā)生干涉,干涉信號(hào)經(jīng)高帶寬光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào),進(jìn)一步送至PXIe機(jī)箱內(nèi)部的波形數(shù)字化插件轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),并在FPGA內(nèi)完成實(shí)時(shí)解調(diào),從而恢復(fù)出原始信號(hào)的波形。本論文的研究工作主要分成兩大部分。一是激光調(diào)制和光鏈路研究,本論文采用鈮酸鋰型相位調(diào)制器將待測(cè)信號(hào)和載波信號(hào)調(diào)制到光波中,并結(jié)合時(shí)分復(fù)用和空分復(fù)用技術(shù)搭建了PGC外調(diào)制多路復(fù)用陣列。二是波形數(shù)字化技術(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)字解調(diào)算法研究,本論文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊的原型電路,包括調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和數(shù)字解調(diào)模塊,并搭建了基于PXIe平臺(tái)的讀出電子學(xué)系統(tǒng),完成對(duì)干涉信號(hào)的采集、解調(diào)和讀出處理。傳輸電纜存在的幅度和相位畸變等缺陷,成為制約瞬態(tài)脈沖信號(hào)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離精確測(cè)量的瓶頸之一。本論文采用將光纖作為傳輸介質(zhì)引入前端電子學(xué)進(jìn)行信號(hào)讀出的研究思路,可避免模擬電纜所帶來(lái)的低帶寬、高失真等問(wèn)題,具備靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、前后端光隔離等優(yōu)勢(shì),使其能夠應(yīng)用到相關(guān)脈沖信號(hào)的讀出中,為探測(cè)器信號(hào)的讀出提供新思路。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.11
【部分圖文】：

用和核科學(xué)所需的基本數(shù)據(jù)，其品質(zhì)直接影響到相關(guān)核應(yīng)用的安全性、可靠性和逡逑經(jīng)濟(jì)性⑴。逡逑典型的核數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程如圖１．１所示，包括核數(shù)據(jù)測(cè)量、核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)逡逑數(shù)據(jù)建庫(kù)以及核數(shù)據(jù)加工等部分⑴。核數(shù)據(jù)測(cè)量是指通過(guò)微分實(shí)驗(yàn)得到核結(jié)構(gòu)數(shù)逡逑據(jù)、核反應(yīng)數(shù)據(jù)等原始核數(shù)據(jù)。但是原始核數(shù)據(jù)的質(zhì)量一般不高，不能直接應(yīng)用逡逑到核工程和核科學(xué)中。核數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)是指對(duì)原始核數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合理論計(jì)逡逑算模型對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到氋品質(zhì)的核數(shù)據(jù)。評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)建庫(kù)是指將滿足能逡逑量平衡校驗(yàn)和自洽校驗(yàn)的核數(shù)據(jù)按照特定格式寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，得到評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)逡逑庫(kù)。最后，根據(jù)各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的需求，將核數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工處理就得到可直接使逡逑用的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠方便終端用戶使用核數(shù)據(jù)。逡逑￣￣￣ＩＭｆｒｅｒｅｎｔｉｓＩ，二逡逑Ｍｆａ邋

本文編號(hào)：2832464