專利名稱：一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于空間有效載荷地面測試仿真領域，具體涉及一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置。
背景技術：
月基極紫外相機作為中國探月工程二期嫦娥三號月球探測器上的一個重要載荷，主要負責對地球周圍等離子體層產生的30. 4nm輻射進行全范圍、長期的觀測研究，這對于地球大氣和空間天氣研究具有非常重要的意義。月基極紫外相機的探測器采用楔條形陽極光子計數探測器，探測器由微通道板和楔條形陽極構成，探測器要置于真空中，因為微通道 板只有在高真空高電壓條件下才能激發出二次電子，入射光子進入微通道后轉化為電子，然后在高壓加速電場的作用下產生大量的電子，從微通道板的另一端出射。出射的電子團由于具有動能，最終會降落在楔條形陽極上，并擴散成一定大小的電子云，由楔條形陽極負責收集電荷。陽極收集電子后會輸出三路電荷信號，這三路電荷信號經過前端電子系統進行電荷靈敏前置放大、整形放大和峰值保持后由A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號。月基極紫外相機圖像采集系統為相機的關鍵部分，負責將前述的三路經A/D轉換后的數字信號進行緩存后利用公式(I)的坐標轉換公式轉換為U，y)坐標，X坐標和y坐標的值域范圍皆為
，再將具有相同坐標值的點進行累加，最終形成一幅由1500X 1500個等效像元數據構成的圖像,如圖I所示。在公式(I)中N為一維像元數，即根據計算得到的坐標值，在NXN的表格中計數為校正系數，K為放大系數，x0> Y0為中心化坐標，Qs> Qff> Qz代表前述的三路模擬信號經A/D轉換后的電壓值。
(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的探測器必須放置在高真空高電壓條件下才能正常成像，因此對于月基極紫外相機的圖像采集系統性能檢測需要搭建高真空試驗條件才能進行，測試環境的搭建耗時耗力，而且需要特殊的真空環境才能進行，整個的測試成本會大大提高。
發明內容
本發明為了解決現有技術需要特殊的真空環境，和檢測耗時耗力以及檢測成本很高的問題，提供一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置。本發明解決技術問題所采用的技術方案如下一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置，包括LVDS接口電路、微型計算機、USB通訊接口電路、FPGA電路、數傳接口電路，所述微型計算機將模擬產生三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量通過USB通訊接口電路傳輸給FPGA電路；所述FPGA電路是整個檢測裝置的核心單元，完成對USB通訊接口電路、數傳接口電路的控制和數據的緩存及處理功能；所述數傳接口電路與月基極紫外相機圖像采集系統連接，數傳接口電路用于向月基極紫外相機圖像采集系統發送模擬產生的三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量；月基極紫外相機圖像采集系統接收信息后產生X坐標值和I坐標值，并通過LVDS接口電路傳輸給微型計算機；所述微型計算機將通過LVDS接口接收到的X坐標值和y坐標值形成1500X 1500個等效像元數據構成的圖像。本發明的有益效果是本發明通過微型計算機靈活設置提供給月基極紫外相機圖像采集系統的數據和數據總量，包括產生隨機數以及具有一定變化規律的數據，實現對月基極紫外相機圖像采集系統的全面測試；本發明還可以通過微型計算機設置一些特殊數據對月基極紫外相機圖像采集系統進行異常測試，從而實現對月基極紫外相機圖像采集系統 所具有的糾錯、容錯功能的測試。
圖I是月基極紫外相機圖像采集系統生成的由1500X1500個等效像元數據構成的圖像。圖2是本發明快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置的結構示意圖。圖3是當設置參數使坐標x=y時月基極紫外相機圖像采集系統生成的圖像。圖4是本發明裝置中數傳接口電路的數傳接口時序圖。圖中1、LVDS接口電路，2、微型計算機，3、USB接口電路，4、FPGA電路，5、數傳接口電路，6、月基極紫外相機圖像采集系統。
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發明做進一步詳細說明。如圖2所示，本發明一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置是由LVDS接口電路I、微型計算機2、USB接口電路3、FPGA電路4以及數傳接口電路5組成；微型計算機2將模擬產生三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量通過USB通訊接口電路3傳輸給FPGA電路4 ； FPGA電路4是整個檢測裝置的核心單元，完成對USB通訊接口電路3、數傳接口電路5的控制和數據的緩存及處理功能；數傳接口電路5與月基極紫外相機圖像采集系統6連接，數傳接口電路5用于向月基極紫外相機圖像采集系統6發送模擬產生的三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量；月基極紫外相機圖像采集系統6接收信息后產生X坐標值和y坐標值，并通過LVDS接口電路I傳輸給微型計算機2 ;微型計算機2將通過LVDS接口 I接收到的x坐標值和I坐標值形成1500X 1500個等效像元數據構成的圖像。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圖像采集系統6發送的X坐標值、y坐標值的LVDS信號，該芯片采用單一的3. 3V電源供電，信號的傳輸速率可以高達100Mbps，在本發明中采用的數據傳輸率為5Mbps。微型計算機2選用IBM公司的筆記本電腦通過USB通訊接口電路3與FPGA電路4進行通訊，通過微型計算機2可以設置前述三路電壓信號電壓值的數字量，并將前述通過LVDS接口 I接收到的X坐標值和y坐標值形成1500X 1500個等效像元數據構成的圖像，為了實現快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統算法的正確性，將背景技術所述公式I中的相關參數進行如下設置，N=1500, k=l, S1=Id2=I, S2=Id1=O. 001, C1=C2=O, Xc^ytl=O,通過上述參數的設置可以保證坐標x=y，此時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點，則必然證明月基極紫外相機圖像采集系統的算法存在缺陷或者錯誤，進而實現了快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的目標。USB接口電路3采用Cypress公司生產的型號為CY7C68013芯片作為USB接口控制芯片，FPGA電路4選用XILINX公司的型號為XC2V3000-4BG676的FPGA，主要實現對USB接口電路3的控制以及數據的緩存功能，并實現微型計算機2發送的三路數據信號的打包處理，將3路12位的數據信號打包成一個36位的數據，然后轉換成串行數據通過數傳接口電路5發送給月基極紫外相機圖像采集系統6。數傳接口電路5采用NS公司的型號為DS26LV31M的芯片作為差分發送芯片，數傳速率為5Mbps，數傳接口采用三線制接口標準，包括時鐘信號、使能信號和數據信號，這些信號都由前述的FPGA電路4產生，數傳接口時序圖如圖4所示，時鐘信號DT_CLK的頻率為·5MHz，使能信號DT_EN為低電平有效，與時鐘信號的下降沿同步，數據信號DT_DATA與時鐘信號的下降沿同步，在時鐘信號DT_CLK的下降沿，FPGA電路將數據信號DT_DATA發出，DT_DATA的數據寬度為36位，按照前述的Qs，Qff, Qz的順序發出，且高位在前，低位在后。
權利要求
1.一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置，包括LVDS接口電路(I)、微型計算機(2)、USB通訊接口電路(3)、FPGA電路(4)、數傳接口電路(5)，其特征在于，所述微型計算機(2)將模擬產生三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量通過USB通訊接口電路(3)傳輸給FPGA電路(4);所述FPGA電路(4)是整個檢測裝置的核心單元，完成對USB通訊接口電路(3)、數傳接口電路(5)的控制和數據的緩存及處理功能；所述數傳接口電路(5)與月基極紫外相機圖像采集系統(6)連接，數傳接口電路(5)用于向月基極紫外相機圖像采集系統(6)發送模擬產生的三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量；月基極紫外相機圖像采集系統(6 )接收信息后產生X坐標值和I坐標值，并通過LVDS接口電路(I)傳輸給微型計算機(2 );所述微型計算機(2)將通過LVDS接口(I)接收到的X坐標值和y坐標值形成1500X 1500個等效像元數據構成的圖像。
全文摘要
一種快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能的裝置，屬于空間有效載荷地面測試仿真領域，為解決現有技術需要真空環境以致檢測費時及成本高的問題，該裝置包括LVDS接口電路、微型計算機、USB通訊接口電路、FPGA電路、數傳接口電路，微型計算機將模擬產生三路電荷信號經過整形、放大、峰值保持和A/D轉換后的電壓值的數字量通過USB通訊接口電路傳輸給FPGA電路；FPGA電路與數傳接口電路連接；數傳接口電路與月基極紫外相機圖像采集系統連接；月基極紫外相機圖像采集系統通過LVDS接口電路向微型計算機傳輸其產生的x坐標值和y坐標值；該裝置實現了快速檢測月基極紫外相機圖像采集系統性能。
文檔編號G01T1/00GK102892028SQ20121037521
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者王永成, 宋克非, 孫亮, 劉南南 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所