多通道時延光子相關(guān)器研究.pdf

1、光子相關(guān)技術(shù)是以光子統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)、多學(xué)科交叉的一門技術(shù)，作為納米顆粒粒徑及其分布的主要測量方法，在顆粒測量領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。光子相關(guān)器是實現(xiàn)光子相關(guān)技術(shù)的核心裝置，用于對散射光信號進行實時相關(guān)運算，其性能的優(yōu)劣決定了光子相關(guān)測量的準(zhǔn)確性。目前國內(nèi)尚未實現(xiàn)光子相關(guān)器的產(chǎn)品化生產(chǎn)，隨著納米顆粒測量儀器市場需求的日趨增加，研究和開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光子相關(guān)器產(chǎn)品具有重要的經(jīng)濟和社會效益。 本文工作圍繞擴大相關(guān)器動態(tài)范圍及提高光子相

2、關(guān)運算精度展開，主要內(nèi)容包括： 一、基于光子相關(guān)理論，研究了線性、指數(shù)和多通道時延(multi tau)光子相關(guān)器結(jié)構(gòu)，分析了三種相關(guān)器結(jié)構(gòu)下光子相關(guān)器動態(tài)范圍及分辨率問題。 二、提出了每個線性相關(guān)通道組共享一個監(jiān)視通道的簡化對稱歸-化方法，并對標(biāo)準(zhǔn)歸-化、對稱歸-化和簡化對稱歸-化的估計偏差進行了理論分析與實驗對比。理論分析與實驗結(jié)果表明，簡化對稱歸-化方法，只需增加少量的附加通道資源，即可有效解決多通道時延光子相關(guān)結(jié)

3、構(gòu)中歸-化光強自相關(guān)函數(shù)估計偏差隨延遲時間增加而增大問題。 三、為降低相關(guān)器硬件成本以及縮短相關(guān)器最小采樣時間以提高相關(guān)函數(shù)曲線分辨率，研究了clip相關(guān)技術(shù)，并對clip相關(guān)器與full相關(guān)器運算速度和精度進行了實驗對比。 四、為提高光子相關(guān)器應(yīng)用的靈活性，提出了光子相關(guān)器動態(tài)范圍的自適應(yīng)調(diào)整方法，通過初始采樣時間的選擇和相關(guān)通道采樣時間的再分配，可在測量過程中自動調(diào)整相關(guān)器動態(tài)范圍，使其與待測相關(guān)函數(shù)曲線衰減區(qū)間相匹

4、配，從而保證在任意顆粒系的測量中都能得到分辨率最佳的自相關(guān)函數(shù)曲線。 五、基于FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了256通道的多通道時延clip相關(guān)器，以及256通道的多通道時延full相關(guān)器。所實現(xiàn)的多通道時延clip相關(guān)器和多通道時延full相關(guān)器的最小采樣時間分別達到28ns和36ns。 近年來，國外相關(guān)的儀器制造商相繼推出了一批性能優(yōu)良的商用光子相關(guān)器，并在國內(nèi)市場形成了壟斷局面。盡快實現(xiàn)高性能光子相關(guān)器的國產(chǎn)化，降低相應(yīng)測量儀