[发明专利]一种基于红外焦平面探测器的干涉图数据采集读出系统

摘要

本发明公开了一个基于红外焦平面探测器的干涉图数据采集读出系统，通过探测器接口处理以及校正模块通过FPGA时序控制及采集模块将红外焦平面探测器的信号采集读出存储到上位机上进行技术处理。该基于红外焦平面探测器的干涉图数据采集读出系统能够有效地完成大面阵的中长波焦平面探测器的读出以及采集功能，采集数据的信噪比以及抗干扰能力高。对未来大面阵长波焦平面探测器的用于傅里叶光谱仪干涉图数据获取提供基础。

主权项

一种基于红外焦平面探测器的干涉图数据采集读出系统，包括探测器接口处理模块、探测器信号校正模块、FPGA时序控制及采集模块、电源模块、数据处理模块，其特征在于：所述的探测器接口处理模块由参考源、电阻分压网络、滤波电容、跟随器以及滤波器组成；所述的探测器信号校正模块(由高速低噪声的运算放大器电路和电阻电容组件的滤波电路以及比较器组成；所述的FPGA时序控制及采集模块由高速FPGA、高速锁存器、高速运算放大器和16位高速AD转换芯片以及电阻电容搭建而成；系统电源按照顺序开启后，所述的电源模块中的±6.5V的模拟电源直接给探测器信号校正模块和探测器接口处理模块的电路供电；在探测器信号校正模块中±6.5V通过电压转换芯片产生+3.3V电压电源再通过信号线传输到FPGA时序控制及采集模块给电路供电；所述的电源模块中5V的数字电源给FPGA时序控制及采集模块，通过电压转换芯片产生3.3V的电压给电路供电；同时也通过FPGA时序控制及采集模块间接传输到探测器接口处理模块直接通过板级走线给探测器供电；在FPGA时序控制及采集模块中由±6.5V的模拟电源转换的模拟3.3V是给运算放大器供电，由5V数字电源转换的数字3.3V是给A/D芯片、锁存器以及转换成数字1.2V后给FPGA供电的；系统开始工作后，FPGA时序控制及采集模块首先接收到动镜运动控制盒发出的匀速信号、方向信号以及采样信号，再通过VHDL编译而成的程序产生满足探测器工作需求的时序信号；这些时序信号通过电缆线和探测器接口处理模块连接然后直接传输到探测器中时序引脚上；探测器接受到正确的时序信号后，会输出模拟信号并通过探测器接口处理模块的滑动变阻器、电容等器件对其进行偏置调正，使其达到最佳状态，然后将干涉信号通过端口传出；干涉信号通过差分传输线传输到下一级探测器信号校正模块通过运算放大器和电阻电容组件的滤波电路以及比较器，对信号进行滤波和动态范围的调正，使输入信号满足AD转换模块的输入需求；完成信号校正后信号通过同轴电缆输入FPGA时序控制及采集模块，先通过高速全差分低噪声运算放大器将单端信号转换成差分信号，再通过高速16位AD转换芯片将模拟信号转换成数字信号，并通过锁存器和FPGA的时序控制将数据送入PCIE‑7350高速数字采集卡中，通过数据处理模块，将数据实时采集下来。