X射线检测装置采集传输系统的研究

摘要

X射线检测技术是当今几大无损检测技术之一,其应用非常广泛。随着科技的进步和检测精度要求的提高,检测中将面临探测通道增多,探测数据量增大,传输速度高,传输距离远等问题。而目前绝大多数的X射线检测装置的数据传输速度和带宽均无法满足此要求。针对这一实际需要,课题设计了一种X射线探测数据传输方案,该系统可用于工业CT、DR等检测装置,实现对被检物体的精密检测。
　　论文对X射线检测装置的数据传输系统方案进行了研究,该系统由两部分组成,即底层数据传输电路和上位机。为了确保数据传输的快速性,系统设计了千兆以太网实现高速传输功能,传输层选用UDP用户数据报协议,数据链路层功能由FPGA数字逻辑实现,物理层功能则由专用PHY芯片完成。底层传输电路将前端探测模块所采集的数据利用所设计的UDP协议传给上位机,同时上位机也以相同的通信协议进行接收并实时存储,以便数据处理和图像重建之用。
　　硬件方面,系统传输模块主要包括 FPGA配置电路、PHY芯片电路,FPGA选用CycloneIII系列的EP3C25F324C6,PHY芯片采用Marvell公司的千兆以太网控制器88E1111;实现的功能为接收采集模块的数据,经MAC层组装后,再通过PHY传输到上位机。
　　软件方面,底层传输电路的数字逻辑采用Verilog HDL语言编程实现,具体分为UDP模块发送数据的实现、IP模块发送数据的实现、MAC模块发送数据的实现。上位机功能采用VC++6.0编程实现,上位机的主要功能包括接收底层传输电路所发送的数据;对接收的数据进行实时存储和显示;对数据进行处理;根据数据绘制相关曲线以对数据进行更好的分析。
　　性能测试分析方面,对系统的传输速度和传输可靠性进行了测试。经过调试,传输速度最高可达927Mbps,丢包率在0.3％以下。此结果表明,所设计的数据传输系统能达到预期效果。