[发明专利]多通道增益可控的光电检测系统及其方法

说明书

本发明公开了一种多通道增益可控的光电检测系统及其方法，包括：n个PMT模块、n个电流放大器、多通道增益调节子系统和采集子系统，PMT模块将光信号转换为电流信号，电流放大器将电流信号放大并转换为电压信号，多通道增益调节子系统通过主FPGA模块完成对电压信号的采集，并计算光电检测系统增益调节控制电压，从FPGA模块完成对增益调节控制电压的输出，最后由采集子系统对光电检测系统电压信号进行显示和保存。本发明能自适应调节多通道光电检测系统的增益，从而能实现对不同量级检测信号的最优化处理。

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，具体的说是一种多通道增益可控的光电检测系统及其方法。

背景技术

光电检测系统是将光学信息转换为电子学信息的电子系统，广泛应用于各个领域，如等离子体物理领域，在托卡马克装置中，光电检测系统可以检测多种等离子体信号，例如快离子Dα诊断。托卡马克装置中的等离子体的辐射能量随着辅助加热功率不同而产生较大的差异，由于信号本身十分微弱，且幅值范围较大，甚至会相差几个量级这样的情况，需要配套的光电检测系统能够具有高增益、响应时间快以及快速改变增益的能力。

在托卡马克装置放电实验过程中，由于实验特殊性，所处环境处于密闭不开放状态，部分诊断的光电检测系统需要具备实时改变系统增益的能力，来实现诊断信号最优化。

光电检测系统采用PMT模块作为光电传感器。目前，传统PMT模块增益调节方法是使用电位计手动调节控制电压来调节其增益，这种调节方式需依靠个人经验，且只能在实验现场进行，操作十分不便。同时，对于时间响应比较快的信号，电位计手动调节无法即时调节到合适的控制电压值，相对延迟时间较长，影响采集信号准确性。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种多通道增益可控的光电检测系统及其方法，以期能够不受环境限制，使光电检测系统能够具有高增益、响应时间快以及自适应调节多通道系统增益的能力，从而能实现对不同量级检测信号的最优化处理。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种多通道增益可控的光电检测系统的特点包括：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。

本发明所述的光电检测系统的特点也在于，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；