時間測量技術(shù)在核物理實(shí)驗(yàn)、大科學(xué)裝置以及數(shù)字通信、航空航天、導(dǎo)航定位等領(lǐng)域都得到廣泛的研究與應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展,時間測量技術(shù)從最初由分立元件搭建的模擬電路時間測量方式,到使用專用時間間隔測量芯片,以及近些年蓬勃發(fā)展的基于FPGA設(shè)計(jì)的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,時間測量的精度越來越高,測量方式更加靈活,能夠滿足各類物理實(shí)驗(yàn)以及工程應(yīng)用的要求。為實(shí)現(xiàn)對次級帶電宇宙射線的測量研究,中國科學(xué)院近代物理研究所設(shè)計(jì)了一款小型宇宙線探測儀。該裝置需要精確測量簇射粒子的到達(dá)時間,從而獲得較好的宇宙線入射角分辨。同時對粒子脈沖的前沿/后沿時間進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別,以獲取粒子在靈敏探測體中的能損以及粒子衰變時間。宇宙線測量實(shí)驗(yàn)要求時間測量精度達(dá)到500ps以下,并且在一次脈沖事件中同時完成對粒子事件的精確符合以及脈沖過閾時間測量。使用傳統(tǒng)分立元件能夠?qū)崿F(xiàn)較高的時間分辨,但是不能滿足事件符合測量的要求,而使用專用時間測量ASIC芯片會導(dǎo)致成本過高,不利于將該探測裝置進(jìn)行大范圍推廣。在工程應(yīng)用方面,蘭州重離子加速器國家實(shí)驗(yàn)室研究人員在環(huán)形加速器間的踢軌控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提出Barrier Bucket束流快引出與注入方式。這種... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

測量精度隨核心電壓的變化關(guān)系

圖 1.2 測量精度隨溫度的變化關(guān)系Figure 1.2 The relationship between measurement accuracy and temperatureDC-GPX 的手冊對精度可調(diào)模式進(jìn)行如下解釋：首先用戶可以先配置好望的精度。TDC-GPX 提供一個相位波形輸出引腳用于控制并調(diào)節(jié)向芯片核心供電模塊的輸出電壓，例如 ACAM 推薦使用 LM1117 來給芯片供電的原理就是TDC-GPX根據(jù)內(nèi)部精度的變化會在相位波形輸出引腳上輸出調(diào)的 PWM 波，該引腳接到外部 LM1117 的 ADJ 引腳上用于控制 LM1117 ，這樣就使得核心供電電壓與溫度的平衡從而達(dá)到精度固定，保證精度不變化的影響。于FPGA具有在線可重復(fù)編程特性使基于FPGA的設(shè)計(jì)具有極強(qiáng)的靈活擴(kuò)展性，尤其是近年來 FPGA 技術(shù)的快速發(fā)展以及性價比不斷提高，使得PGA 設(shè)計(jì)全數(shù)字化時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器不僅可以達(dá)到較高的時間分辨率，同

或多個信號之間的時間間隔，以此發(fā)展無論使用這兩種技術(shù)中的哪一種，時間待測的信號時刻或時間間隔進(jìn)行數(shù)字。在后期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時，通過這些息。的轉(zhuǎn)換與模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換過程字量呈線性關(guān)系，如圖 2.1 中虛線所示一樣，都使用了一定精度的量化單元時間到對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸出曲線是采用量化單元的精度、制作的工藝、環(huán)的實(shí)際量化曲線并不是從零開始的滿的差異可以使用時間分辨率（LeastSi及微分/積分非線性(DNL/INL)、增益

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FPGA的時間間隔測量設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 魏煜秦,孔潔,楊海波,趙紅赟,千奕,佘乾順,陳金達(dá),李良輝,蘇弘.  原子能科學(xué)技術(shù). 2017(10)
[2]宇宙線μ子角分布探測裝置構(gòu)建[J]. 王曉添,樓建玲,過惠平,趙括,呂汶輝,侯毅杰.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2017(01)
[3]小型宇宙射線探測儀的模擬和測量[J]. 王榮,韓成棟,張亞鵬,趙鳳儀,李瑤,付強(qiáng),尹俊,倪發(fā)福,王彥瑜,張鵬鳴,陳旭榮.  原子核物理評論. 2016(03)
[4]一種新的宇宙線μ子壽命測量實(shí)驗(yàn)電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 霍文駒,梁昊.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2016(05)
[5]基于瀏覽器的Kicker踢軌控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[J]. 羅金富,王彥瑜,周文雄.  原子核物理評論. 2015(01)
[6]基于FPGA的時間間隔測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 瞿鑫,吳云峰,江桓,李華棟,鄭天策.  電子器件. 2013(06)
[7]利用傳輸線延遲特性實(shí)現(xiàn)時間測量[J]. 劉渝,李姣,甘藝.  電子信息對抗技術(shù). 2013(04)
[8]時間間隔分析法在放射性測量中的應(yīng)用[J]. 張勇,馬雄楠,李園,路小軍,張艾明.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2013(06)
[9]Kicker磁鐵電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 郭玉輝,王彥瑜,周德泰,劉伍豐.  原子能科學(xué)技術(shù). 2013(06)
[10]超高能宇宙線大氣簇射平均縱向發(fā)展曲線的測量(英文)[J]. 張丙開.  天文研究與技術(shù). 2011(03)

博士論文
[1]基于FPGA的精密時間—數(shù)字轉(zhuǎn)換電路研究[D]. 宋健.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于FPGA進(jìn)位鏈的高精度測時儀研制[D]. 許孟強(qiáng).南京理工大學(xué) 2014
[2]基于FPGA的短時間間隔產(chǎn)生技術(shù)研究[D]. 曾憲雄.西安電子科技大學(xué) 2013
[3]基于LUT的FPGA工藝映射優(yōu)化[D]. 黃飛鴻.西安電子科技大學(xué) 2010
[4]實(shí)時信道模擬系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 何翔.電子科技大學(xué) 2004



本文編號：3130481