4-13  384单元强快靶高集成度数据采集系统的设计与研制

袁学文  谢川林  高学燕  季云松  关有光  何均章  傅淑珍  周  山

随着测量要求的不断提高，强快靶的空间分辨率越来越高，常规的设计已经很难实现要求。为此，设计了另一种方案(简称强快靶Ⅱ)（如图1所示）。采用最新的电路设计技术和嵌入式系统，大幅度提高电路的集成度，将整个采集系统直接集成到靶头里，并对外提供100 Mbps以太网接口和RS-232接口。

为了提高集成度，除用集成度高、尺寸小的电子元器件外，各路模拟信号应尽量共享电路，即用通道切换方式进行采集。本系统中光电二极管前置放大后的电路各个通道可共享；共享的通道越多，需要的元器件越少，但采集帧频越慢，因此在共享通道数与采集速度之间需要综合考虑。将信号分成多组，每组使用1片1MSPS、16bit的A/D芯片，负责采集128路模拟信号，各组A/D同时采集。当模拟通道增加时，只需增加组数，由于组之间是并行操作，因此增加组数并不会降低采集速度。通道切换分成两级，第一级为16选1，第二级为8选1，因此每组可对128路信号进行切换。选中的单路信号进行可编程增益放大、滤波，然后进入A/D进行采集。所有操作都是在嵌入式系统的控制下进行的。

本系统实现了处理384路光电信号，16路热电偶信号，1路冷端温度信号，2 ms内采集完一帧，网口输出帧频达到了90帧/s，串口输出帧频达到了13帧/s。将整套采集电路做到了一块f256的电路板上，并完全集成到靶头里。实际使用证明，这种方案技术路线正确，达到了预期的目的，并且能扩展并满足更高空间分辨率的要求。