專利名稱：一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間有效載荷地面測(cè)試仿真領(lǐng)域，具體涉及一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置。
背景技術(shù)：
月基極紫外相機(jī)作為中國(guó)探月工程二期嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器上的一個(gè)重要載荷，主要負(fù)責(zé)對(duì)地球周圍等離子體層產(chǎn)生的30. 4nm輻射進(jìn)行全范圍、長(zhǎng)期的觀測(cè)研究，這對(duì)于地球大氣和空間天氣研究具有非常重要的意義。月基極紫外相機(jī)的探測(cè)器采用楔條形陽(yáng)極光子計(jì)數(shù)探測(cè)器，探測(cè)器由微通道板和楔條形陽(yáng)極構(gòu)成，探測(cè)器要置于真空中，因?yàn)槲⑼ǖ?板只有在高真空高電壓條件下才能激發(fā)出二次電子，入射光子進(jìn)入微通道后轉(zhuǎn)化為電子，然后在高壓加速電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生大量的電子，從微通道板的另一端出射。出射的電子團(tuán)由于具有動(dòng)能，最終會(huì)降落在楔條形陽(yáng)極上，并擴(kuò)散成一定大小的電子云，由楔條形陽(yáng)極負(fù)責(zé)收集電荷。陽(yáng)極收集電子后會(huì)輸出三路電荷信號(hào)，這三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)前端電子系統(tǒng)進(jìn)行電荷靈敏前置放大、整形放大和峰值保持后由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)為相機(jī)的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)將前述的三路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行緩存后利用公式(I)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換為U，y)坐標(biāo)，X坐標(biāo)和y坐標(biāo)的值域范圍皆為
，再將具有相同坐標(biāo)值的點(diǎn)進(jìn)行累加，最終形成一幅由1500X 1500個(gè)等效像元數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像,如圖I所示。在公式(I)中N為一維像元數(shù)，即根據(jù)計(jì)算得到的坐標(biāo)值，在NXN的表格中計(jì)數(shù)為校正系數(shù)，K為放大系數(shù)，x0> Y0為中心化坐標(biāo)，Qs> Qff> Qz代表前述的三路模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值。
(ηO -
χ = ΝχΚχ α, X----vbx-—--hC, _尤。
I, Qs+ Qw +Qz Qs + Qw +Qz J(Λ X)Cl)
( οηλ
I =N Kx α X-^-+ bnx-^-+ C7 - vn
V Qs + Qir +Qz Q + Qn +Qz J由于月基極紫外相機(jī)的探測(cè)器必須放置在高真空高電壓條件下才能正常成像，因此對(duì)于月基極紫外相機(jī)的圖像采集系統(tǒng)性能檢測(cè)需要搭建高真空試驗(yàn)條件才能進(jìn)行，測(cè)試環(huán)境的搭建耗時(shí)耗力，而且需要特殊的真空環(huán)境才能進(jìn)行，整個(gè)的測(cè)試成本會(huì)大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)需要特殊的真空環(huán)境，和檢測(cè)耗時(shí)耗力以及檢測(cè)成本很高的問(wèn)題，提供一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置，包括LVDS接口電路、微型計(jì)算機(jī)、USB通訊接口電路、FPGA電路、數(shù)傳接口電路，所述微型計(jì)算機(jī)將模擬產(chǎn)生三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量通過(guò)USB通訊接口電路傳輸給FPGA電路；所述FPGA電路是整個(gè)檢測(cè)裝置的核心單元，完成對(duì)USB通訊接口電路、數(shù)傳接口電路的控制和數(shù)據(jù)的緩存及處理功能；所述數(shù)傳接口電路與月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)連接，數(shù)傳接口電路用于向月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)發(fā)送模擬產(chǎn)生的三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量；月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)接收信息后產(chǎn)生X坐標(biāo)值和I坐標(biāo)值，并通過(guò)LVDS接口電路傳輸給微型計(jì)算機(jī)；所述微型計(jì)算機(jī)將通過(guò)LVDS接口接收到的X坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值形成1500X 1500個(gè)等效像元數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)微型計(jì)算機(jī)靈活設(shè)置提供給月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)總量，包括產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)以及具有一定變化規(guī)律的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)的全面測(cè)試；本發(fā)明還可以通過(guò)微型計(jì)算機(jī)設(shè)置一些特殊數(shù)據(jù)對(duì)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行異常測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng) 所具有的糾錯(cuò)、容錯(cuò)功能的測(cè)試。


圖I是月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)生成的由1500X1500個(gè)等效像元數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像。圖2是本發(fā)明快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是當(dāng)設(shè)置參數(shù)使坐標(biāo)x=y時(shí)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)生成的圖像。圖4是本發(fā)明裝置中數(shù)傳接口電路的數(shù)傳接口時(shí)序圖。圖中1、LVDS接口電路，2、微型計(jì)算機(jī)，3、USB接口電路，4、FPGA電路，5、數(shù)傳接口電路，6、月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置是由LVDS接口電路I、微型計(jì)算機(jī)2、USB接口電路3、FPGA電路4以及數(shù)傳接口電路5組成；微型計(jì)算機(jī)2將模擬產(chǎn)生三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量通過(guò)USB通訊接口電路3傳輸給FPGA電路4 ； FPGA電路4是整個(gè)檢測(cè)裝置的核心單元，完成對(duì)USB通訊接口電路3、數(shù)傳接口電路5的控制和數(shù)據(jù)的緩存及處理功能；數(shù)傳接口電路5與月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)6連接，數(shù)傳接口電路5用于向月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)6發(fā)送模擬產(chǎn)生的三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量；月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)6接收信息后產(chǎn)生X坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值，并通過(guò)LVDS接口電路I傳輸給微型計(jì)算機(jī)2 ;微型計(jì)算機(jī)2將通過(guò)LVDS接口 I接收到的x坐標(biāo)值和I坐標(biāo)值形成1500X 1500個(gè)等效像元數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像。LVDS接口電路I選用TI公司的SN55LVDS32FK作為接收芯片，接收月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)6發(fā)送的X坐標(biāo)值、y坐標(biāo)值的LVDS信號(hào)，該芯片采用單一的3. 3V電源供電，信號(hào)的傳輸速率可以高達(dá)100Mbps，在本發(fā)明中采用的數(shù)據(jù)傳輸率為5Mbps。微型計(jì)算機(jī)2選用IBM公司的筆記本電腦通過(guò)USB通訊接口電路3與FPGA電路4進(jìn)行通訊，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)2可以設(shè)置前述三路電壓信號(hào)電壓值的數(shù)字量，并將前述通過(guò)LVDS接口 I接收到的X坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值形成1500X 1500個(gè)等效像元數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像，為了實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)算法的正確性，將背景技術(shù)所述公式I中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置，N=1500, k=l, S1=Id2=I, S2=Id1=O. 001, C1=C2=O, Xc^ytl=O,通過(guò)上述參數(shù)的設(shè)置可以保證坐標(biāo)x=y，此時(shí)形成的圖像必然位于圖中的斜線上，如圖3所示，如果存在該斜線之外的坐標(biāo)點(diǎn)，則必然證明月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)的算法存在缺陷或者錯(cuò)誤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的目標(biāo)。USB接口電路3采用Cypress公司生產(chǎn)的型號(hào)為CY7C68013芯片作為USB接口控制芯片，F(xiàn)PGA電路4選用XILINX公司的型號(hào)為XC2V3000-4BG676的FPGA，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)USB接口電路3的控制以及數(shù)據(jù)的緩存功能，并實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)2發(fā)送的三路數(shù)據(jù)信號(hào)的打包處理，將3路12位的數(shù)據(jù)信號(hào)打包成一個(gè)36位的數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)傳接口電路5發(fā)送給月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)6。數(shù)傳接口電路5采用NS公司的型號(hào)為DS26LV31M的芯片作為差分發(fā)送芯片，數(shù)傳速率為5Mbps，數(shù)傳接口采用三線制接口標(biāo)準(zhǔn)，包括時(shí)鐘信號(hào)、使能信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，這些信號(hào)都由前述的FPGA電路4產(chǎn)生，數(shù)傳接口時(shí)序圖如圖4所示，時(shí)鐘信號(hào)DT_CLK的頻率為·5MHz，使能信號(hào)DT_EN為低電平有效，與時(shí)鐘信號(hào)的下降沿同步，數(shù)據(jù)信號(hào)DT_DATA與時(shí)鐘信號(hào)的下降沿同步，在時(shí)鐘信號(hào)DT_CLK的下降沿，F(xiàn)PGA電路將數(shù)據(jù)信號(hào)DT_DATA發(fā)出，DT_DATA的數(shù)據(jù)寬度為36位，按照前述的Qs，Qff, Qz的順序發(fā)出，且高位在前，低位在后。
權(quán)利要求
1.一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置，包括LVDS接口電路(I)、微型計(jì)算機(jī)(2)、USB通訊接口電路(3)、FPGA電路(4)、數(shù)傳接口電路(5)，其特征在于，所述微型計(jì)算機(jī)(2)將模擬產(chǎn)生三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量通過(guò)USB通訊接口電路(3)傳輸給FPGA電路(4);所述FPGA電路(4)是整個(gè)檢測(cè)裝置的核心單元，完成對(duì)USB通訊接口電路(3)、數(shù)傳接口電路(5)的控制和數(shù)據(jù)的緩存及處理功能；所述數(shù)傳接口電路(5)與月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)(6)連接，數(shù)傳接口電路(5)用于向月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)(6)發(fā)送模擬產(chǎn)生的三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量；月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)(6 )接收信息后產(chǎn)生X坐標(biāo)值和I坐標(biāo)值，并通過(guò)LVDS接口電路(I)傳輸給微型計(jì)算機(jī)(2 );所述微型計(jì)算機(jī)(2)將通過(guò)LVDS接口(I)接收到的X坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值形成1500X 1500個(gè)等效像元數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像。
全文摘要
一種快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能的裝置，屬于空間有效載荷地面測(cè)試仿真領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有技術(shù)需要真空環(huán)境以致檢測(cè)費(fèi)時(shí)及成本高的問(wèn)題，該裝置包括LVDS接口電路、微型計(jì)算機(jī)、USB通訊接口電路、FPGA電路、數(shù)傳接口電路，微型計(jì)算機(jī)將模擬產(chǎn)生三路電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)整形、放大、峰值保持和A/D轉(zhuǎn)換后的電壓值的數(shù)字量通過(guò)USB通訊接口電路傳輸給FPGA電路；FPGA電路與數(shù)傳接口電路連接；數(shù)傳接口電路與月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)連接；月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)通過(guò)LVDS接口電路向微型計(jì)算機(jī)傳輸其產(chǎn)生的x坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值；該裝置實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)月基極紫外相機(jī)圖像采集系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)G01T1/00GK102892028SQ20121037521
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者王永成, 宋克非, 孫亮, 劉南南 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所