多通道時延光子相關器研究.pdf

1、光子相關技術是以光子統(tǒng)計學為基礎、多學科交叉的一門技術，作為納米顆粒粒徑及其分布的主要測量方法，在顆粒測量領域受到廣泛關注。光子相關器是實現光子相關技術的核心裝置，用于對散射光信號進行實時相關運算，其性能的優(yōu)劣決定了光子相關測量的準確性。目前國內尚未實現光子相關器的產品化生產，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)出具有自主知識產權的光子相關器產品具有重要的經濟和社會效益。 本文工作圍繞擴大相關器動態(tài)范圍及提高光子相

2、關運算精度展開，主要內容包括： 一、基于光子相關理論，研究了線性、指數和多通道時延(multi tau)光子相關器結構，分析了三種相關器結構下光子相關器動態(tài)范圍及分辨率問題。 二、提出了每個線性相關通道組共享一個監(jiān)視通道的簡化對稱歸-化方法，并對標準歸-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結

3、構中歸-化光強自相關函數估計偏差隨延遲時間增加而增大問題。 三、為降低相關器硬件成本以及縮短相關器最小采樣時間以提高相關函數曲線分辨率，研究了clip相關技術，并對clip相關器與full相關器運算速度和精度進行了實驗對比。 四、為提高光子相關器應用的靈活性，提出了光子相關器動態(tài)范圍的自適應調整方法，通過初始采樣時間的選擇和相關通道采樣時間的再分配，可在測量過程中自動調整相關器動態(tài)范圍，使其與待測相關函數曲線衰減區(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函數曲線。 五、基于FPGA技術，實現了256通道的多通道時延clip相關器，以及256通道的多通道時延full相關器。所實現的多通道時延clip相關器和多通道時延full相關器的最小采樣時間分別達到28ns和36ns。 近年來，國外相關的儀器制造商相繼推出了一批性能優(yōu)良的商用光子相關器，并在國內市場形成了壟斷局面。盡快實現高性能光子相關器的國產化，降低相應測量儀