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一种基于低能X射线的快速探测采集系统研制

张亚琼  
【摘要】:工业CT(ICT)是工业无损检测的一种重要方法,能够将被检测物在无损伤的情况下,通过二维断层图像的形式,直观明确地显示被检物体内部的结构特性、组成、材质及缺损情况等,广泛应用在工业产品检测中,是当今最为先进的检测手段之一。 低能X-CT系统主要应用在医学、安检及中小尺寸工件检测生产线等领域。随着CT技术的不断进步,对CT设备的性能要求越来越高,而现有的低能X-CT设备性能不好,一般存在检测速率较低、成像质量不高、可靠性不强等问题。本文针对低能X-CT系统存在的这些问题,提出了基于低能X射线的快速探测采集系统,从系统的快速性出发,研究可以提高系统扫描速度和成像质量的方法。 信号探测采集系统是工业CT的重要组成部份,主要完成X射线信号的采集、转换,并将转换后的数据通过数据传输系统上传至上位计算机进行图像重建。本设计采用模块化的设计思想,将信号采集系统划分为探测器模块、信号调理转换模块和采集控制模块三个模块,采用这种结构的优点在于增加了系统的灵活性,方便系统扩展。探测器模块主要用来实现X射线信号的光电转换,采用的是光电二极管闪烁体探测器。信号调理转换模块实现信号的积分放大与模数转换,该模块主要通过A/D转换芯片DDC316来实现,DDC316为TI公司推出的16位、16通道的电流输入型A/D转换器,具有积分时间短、积分电容小、数据传输速率高等特点。采集控制模块主要是用来控制信号采集系统的探测采集和将采集到的数据按要求传送至数据传输系统,该控制模块的主控芯片选用具有并行处理能力很强的FPGA。 本设计主要包括硬件电路设计和逻辑控制设计两个部分。硬件电路设计主要通过Protel DXP辅助软件来完成,逻辑控制设计部分采用自顶向下的设计思路,采用Verilog HDL语言编写程序,并借助QuartusⅡ软件进行软件程序的编译、综合、仿真。最后将系统与传输系统及上位机进行联合调试。 通过对系统进行测试,测试结果表明此系统性能良好,能够准确、快速实现数据的采集传输,达到系统设计的预期效果。


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