[发明专利]多通道增益可控的光电检测系统及其方法

权利要求书

1.一种多通道增益可控的光电检测系统，其特征包括：多通道增益调节子系统、n个PMT模块、n个电流放大器和采集子系统；

多通道增益调节子系统包括：主FPGA模块和m个从FPGA模块；

由任意第i个PMT模块、第i个电流放大器和所述采集子系统构成第i路光电检测子系统；1≤i≤n；

所述第i个PMT模块将所接收到的光信号转换为第i路电流信号I_i；

所述第i个电流放大器将所述第i路电流信号I_i进行放大并转换处理，得到第i路电压信号U_i；

所述主FPGA模块采集所述第i路电压信号U_i并判断所述第i路电压信号U_i的幅值过饱和或着过小，若是，则计算第i路增益调节控制电压V_i，并发送给相应的从FPGA模块，由相应的从FPGA模块输出给第i个PMT模块，从而改变所述第i路光电检测子系统的增益，以实现所述光电检测系统对光信号的自适应检测；否则，直接将所述第i路电压信号U_i发送给所述采集子系统用于对所述第i路电压信号U_i进行显示和保存。

2.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，所述主FPGA模块包括：ADC模块和主FPGA核心模块；

所述主FPGA核心模块包括：ADC控制器、增益调整计算模块、权值计算模块、权值存储器、主SPI模块和主逻辑控制模块；

所述ADC模块将所述第i路电压信号U_i转换为第i路数字量并送入主FPGA核心模块内；

在所述主逻辑控制模块下，所述ADC控制器在当前周期下接收第i路数字量并进行存储；

所述增益调整计算模块对当前周期下的第i路数字量与期望的输出电压相减，得到当前周期下的第i路增益调整误差ε_i；

所述权值计算模块将所述当前周期下的第i路增益调整误差ε_i、迭代步长u以及第i路数字量相乘，从而得到中间值A，再将所述中间值A与上一个周期下的第i路权值向量的各分量分别相加后得到当前周期下的第i路权值向量；令初始的权值向量为w₀；

所述权值存储器存储当前周期下的第i路权值向量；

所述增益调整计算模块将当前周期下的第i路数字量与当前周期下的第i路权值向量相乘并累加，从而得到当前周期下的第i路增益调节控制电压V_i；

所述主SPI模块将第i路增益调节控制电压V_i发送给相应的从FPGA模块。

3.根据权利要求1所述的光电检测系统，其特征在于，所述从FPGA模块包括：DAC模块和从FPGA核心模块；

所述从FPGA核心模块包括：从SPI模块、数据存储器、数据分配处理、从逻辑控制模块、DA控制器和DAC模块；

在所述从逻辑控制模块下，所述从SPI模块接收第i路增益调节控制电压V_i并发送给所述数据存储器进行存储；

所述数据分配处理读取所述第i路增益调节控制电压V_i，并分配给第i个PMT模块所对应的DA控制器；

所述DA控制器产生DA控制信号给所述DAC模块；

所述DAC模块将第i路增益调节控制电压V_i转化为第i路增益调节控制模拟量，并输出给第i个PMT模块。

4.一种多通道增益可控的光电检测方法，其特征是应用于由主FPGA模块、m个从FPGA模块、n个PMT模块、n个电流放大器和采集子系统构成的检测系统中，并由任意第i个PMT模块、第i个电流放大器和所述采集子系统构成第i路光电检测子系统，所述光电检测方法是按如下步骤进行：

步骤1、所述第i个PMT模块将所接收到的光信号转换为第i路电流信号I_i；

步骤2、所述第i个电流放大器将所述第i路电流信号I_i进行放大并转换处理，得到第i路电压信号U_i；

步骤3、所述主FPGA模块采集所述第i路电压信号U_i并判断所述第i路电压信号U_i的幅值过饱和或者过小，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤6

步骤4、所述主FPGA模块计算第i路增益调节控制电压V_i，并发送给相应的从FPGA模块；

步骤5、相应的从FPGA模块输出给第i个PMT模块，从而改变所述第i路光电检测子系统的增益后，返回步骤1；

步骤6、直接将所述第i路电压信号U_i发送给所述采集子系统用于对所述第i路电压信号U_i进行显示和保存。