低能X射線探測(cè)器數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的研制.pdf

1、工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)(ICT)被譽(yù)為當(dāng)今工業(yè)界最佳的無損檢測(cè)技術(shù),隨著科技進(jìn)步及制造工藝的提升,被測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)日趨精密復(fù)雜,對(duì)工業(yè)CT檢測(cè)的圖像分辨率也提出了更高的要求。而目前普遍使用的低能探測(cè)器分辨率不高,且數(shù)據(jù)傳輸帶寬無法滿足逐漸增大的數(shù)據(jù)量需要。針對(duì)這一實(shí)際需求,課題設(shè)計(jì)了一種低能X射線探測(cè)器的信號(hào)采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)方案,該系統(tǒng)可應(yīng)用于小焦點(diǎn)/微焦點(diǎn)CT,實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜精密器件的檢測(cè)。
　　論文對(duì)低能X射線工業(yè)CT的探測(cè)

2、器采集傳輸系統(tǒng)方案進(jìn)行了研究,分別確定了探測(cè)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊的方案。探測(cè)采集模塊使用X-CARD完成X射線信號(hào)的采樣,并由AD7641實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,然后采用I2C總線上傳數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)傳輸模塊采用千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸,傳輸層選用UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,數(shù)據(jù)鏈路層功能由FPGA數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn),物理層功能則由專用PHY芯片完成。
　　硬件方面,系統(tǒng)采集模塊以FPGA為主控平臺(tái),采用Altera公司的EP1C3T,包括探測(cè)電路、AD

3、轉(zhuǎn)換電路;探測(cè)器X-CARD0.2-256以并行工作方式進(jìn)行采樣,信號(hào)經(jīng)AD電路轉(zhuǎn)換后,數(shù)據(jù)送達(dá)RAM緩存,再通過I2C總線傳送給數(shù)據(jù)傳輸模塊。系統(tǒng)傳輸模塊主要包括FPGA配置電路、PHY芯片電路,FPGA選用CycloneIII系列的EP3C25F,PHY芯片采樣Marvell公司的千兆以太網(wǎng)控制器88E1111;實(shí)現(xiàn)的功能為接收采集模塊的數(shù)據(jù),經(jīng)FPGA的數(shù)字邏輯MAC層組裝后,再通過PHY傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。
　　數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)方面

4、,采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想,使用VerilogHDL語言編寫程序,完成了對(duì)采集模塊X-CARD與AD時(shí)序控制、RAM緩存、命令解析、數(shù)據(jù)I2C總線發(fā)送以及傳輸模塊采樣數(shù)據(jù)接收、UDP協(xié)議千兆網(wǎng)MAC層等部分的邏輯設(shè)計(jì),并借助QuartusII9.1軟件完成編譯、綜合、仿真;調(diào)試階段通過嵌入式邏輯分析儀SignalTapII進(jìn)行信號(hào)觀測(cè),有效完善了邏輯設(shè)計(jì)。
　　性能測(cè)試分析方面,對(duì)系統(tǒng)傳輸速度與信號(hào)采樣進(jìn)行了測(cè)試,傳輸速度最高可達(dá)9