用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设备及方法

摘要

提供一种用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设备及方法。所述设备包括：接收端子，从上位机接收用于生成多路延时触发信号的命令帧；延时触发信号生成电路，根据接收端子接收到的命令帧生成多路延时触发信号，其中，延时触发信号生成电路通过现场可编程门阵列实现；驱动电路，调整延时触发信号生成电路输出的多路延时触发信号的电压幅值；输出端子，输出所述调整后的多路延时触发信号。

说明书

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，更具体地讲，涉及一种用于生成光谱探 测系统的多路触发信号的设备及方法。

背景技术

光谱探测系统是研究物质对光的吸收与发射、光与物质相互作用的基本 设备。不同的物质、不同的分析手段对光谱的产生和持续时间的要求都有很 大差别，所以，在对物质进行受激辐射光谱测量时，准确地控制激发光源、 探测器、信号处理器就显得非常重要。因此，在光谱探测系统工作中，需要 精确地相对延时地触发各台仪器。例如，需要先触发激发光源，即，先触发 激光器使其工作，特定时间后再触发探测器，使探测器工作。

目前，国内实验室通常使用数字信号发生器作为光谱探测系统的触发装 置，数字信号发生器虽然精度高、控制方便，但价格较贵、体积大不便于携 带。而商品化的触发装置存在延时精度低等缺点，影响光谱探测系统的测量 精度。

因此，需要一种用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设备及方法， 能够生成精确的多路延时触发信号，以相对延时地触发光谱探测系统中的各 台仪器，且价格低廉、便于携带。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供一种用于生成光谱探测系统的多路触发 信号的设备及方法，其能够生成精确的多路延时触发信号，以相对延时地触 发光谱探测系统中的各台仪器。

根据本发明的一方面，提供一种用于生成光谱探测系统的多路触发信号 的设备，包括：接收端子，从上位机接收用于生成多路延时触发信号的命令 帧；延时触发信号生成电路，根据接收端子接收到的命令帧生成多路延时触 发信号，其中，延时触发信号生成电路通过现场可编程门阵列实现；驱动电 路，调整延时触发信号生成电路输出的多路延时触发信号的电压幅值；输出 端子，输出所述调整后的多路延时触发信号。

可选地，所述设备还包括：存储器，存储延时触发信号生成电路获取的 所述命令帧中的用于生成多路延时触发信号的参数，其中，延时触发信号生 成电路包括：解析模块，解析接收到的命令帧，确定接收到的命令帧的类型， 其中，当确定接收到的命令帧是存储命令帧时，获取存储命令帧中的用于生 成多路延时触发信号的参数并发送到存储器进行存储，当确定接收到的命令 帧是使能命令帧时，从存储器读入用于生成多路延时触发信号的参数并将所 述参数中的各路延时触发信号对应的延时时间发送到与该路延时触发信号对 应的延时控制模块，发送完成后向触发信号生成模块发送使能信号；触发信 号生成模块，当接收到使能信号时，生成触发信号并将生成的触发信号输出 到各个延时控制模块；多个延时控制模块，当接收到触发信号生成模块输出 的触发信号时，按照接收到的延时时间延时后输出触发信号。

可选地，所述用于生成多路延时触发信号的参数还包括：多路延时触发 信号的电压幅值，解析模块将所述参数中的多路延时触发信号的电压幅值发 送到电压控制模块，延时触发信号生成电路还包括：电压控制模块，按照接 收到的电压幅值向驱动电路输出对应的电压控制信号，驱动电路根据接收到 的电压控制信号，将延时触发信号生成电路输出的多路延时触发信号调整为 具有所述电压幅值。

可选地，触发信号生成模块生成的触发信号是具有特定宽度的脉冲电压。

根据本发明的另一方面，提供一种用于生成光谱探测系统的多路触发信 号的方法，包括：a)接收端子从上位机接收用于生成多路延时触发信号的命 令帧；b)延时触发信号生成电路根据接收端子接收到的命令帧生成多路延时 触发信号，其中，延时触发信号生成电路通过现场可编程门阵列实现；c)驱 动电路调整延时触发信号生成电路输出的多路延时触发信号的电压幅值；d) 输出端子输出所述调整后的多路延时触发信号。

可选地，步骤b)包括：B1)延时触发信号生成电路中的解析模块解析 接收到的命令帧，确定接收到的命令帧的类型，其中，当确定接收到的命令 帧是存储命令帧时，获取存储命令帧中的用于生成多路延时触发信号的参数 并发送到存储器进行存储，当确定接收到的命令帧是使能命令帧时，从存储 器读入用于生成多路延时触发信号的参数并将所述参数中的各路延时触发信 号对应的延时时间发送到与该路延时触发信号对应的延时触发信号生成电路 中的延时控制模块，发送完成后向延时触发信号生成电路中的触发信号生成 模块发送使能信号；B2)触发信号生成模块在接收到使能信号时生成触发信 号并将生成的触发信号输出到各个延时控制模块；B3)多个延时控制模块在 接收到触发信号生成模块输出的触发信号时，按照接收到的延时时间延时后 输出触发信号。

可选地，所述用于生成多路延时触发信号的参数还包括：多路延时触发 信号的电压幅值，步骤B1)还包括：解析模块将所述参数中的多路延时触发 信号的电压幅值发送到延时触发信号生成电路中的电压控制模块，在步骤 B1)之后，电压控制模块按照接收到的电压幅值向驱动电路输出对应的电压 控制信号，步骤c)包括：驱动电路根据接收到的电压控制信号，将延时触发 信号生成电路输出的多路延时触发信号调整为具有所述电压幅值。

可选地，触发信号生成模块生成的触发信号是具有特定宽度的脉冲电压。

根据本发明示例性实施例的用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设 备及方法，可以生成精确的多路延时触发信号，以相对延时地触发光谱探测 系统中的各台仪器，且通用性强、价格低廉、便于携带。

将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还 有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实 施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明示例性实施例的用于生成光谱探测系统的多路触发 信号的设备的框图；

图2示出根据本发明示例性实施例的延时触发信号生成电路的框图；

图3示出根据本发明示例性实施例的用于生成光谱探测系统的多路触发 信号的方法的流程图；

图4示出根据本发明示例性实施例的延时触发信号生成电路根据接收端 子接收到的命令帧生成多路延时触发信号的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中， 相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例， 以便解释本发明。

图1示出根据本发明示例性实施例的生成多路触发信号的设备的框图。

如图1所示，根据本发明的用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设 备100包括：接收端子110、延时触发信号生成电路120、驱动电路130和输 出端子140。

接收端子110用于从上位机接收用于生成多路延时触发信号的命令帧。

接收端子110可以是各种用于接收命令帧的端子，例如，可以是RS232 串口、RS485串口、CAN总线接口、以太网口等。

延时触发信号生成电路120用于根据接收端子接收到的命令帧生成多路 延时触发信号。在本发明中，延时触发信号生成电路120通过现场可编程门 阵列(FPGA)实现。

具体地说，延时触发信号生成电路120先对接收端子110接收到的命令 帧进行解析，根据解析得到的用于生成多路延时触发信号的参数生成多路延 时触发信号。将参照图2来描述延时触发信号生成电路120的示例性结构。

现场可编程门阵列具有并行运行的特点，因此根据本发明的延时触发信 号生成电路120在生成多路延时触发信号时，不存在使用处理器生成多路延 时触发信号时受程序延时影响的问题，能够生成更为精准的多路延时触发信 号。

同时，延时触发信号生成电路120可实时根据上位机发送的命令帧调整 用于生成多路延时触发信号的参数，生成符合上位机要求的多路延时触发信 号，以便于为不同的光谱探测系统提供多路延时触发信号，通用性强。

驱动电路130用于调整延时触发信号生成电路120输出的多路延时触发 信号的电压幅值。

驱动电路130通过对延时触发信号生成电路120输出的多路延时触发信 号的电压幅值的调整，使输出的多路延时触发信号的电压幅值达到被触发的 仪器的触发电压。例如，由延时触发信号生成电路120输出的多路延时触发 信号的电压幅值是3.3V，驱动电路130可将其调整为5V、10V、15V、24V 等。

驱动电路130可以是各种能够调整延时触发信号生成电路120输出的多 路延时触发信号的电压幅值的电路或者芯片。

输出端子140用于输出所述调整后的多路延时触发信号。

输出端子140可以是各种用于输出多路延时触发信号的端子。每路延时 触发信号分别输出到对应的光谱探测系统中的仪器，例如，激光器、探测器 等。

作为示例，用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设备100还包括： 存储器(未示出)。

存储器用于存储延时触发信号生成电路120获取的所述命令帧中的用于 生成多路延时触发信号的参数。

存储器可对用于生成多路延时触发信号的参数进行存储，断电后存储的 参数不会丢失，下次需要生成相同的多路延时触发信号时可直接从中读取， 不需要上位机再发送相同的参数。

图2示出根据本发明示例性实施例的延时触发信号生成电路的框图。

如图2所示，根据本发明的延时触发信号生成电路120包括：解析模块 210、触发信号生成模块220和多个延时控制模块230。

解析模块210用于解析接收到的命令帧，确定接收到的命令帧的类型。

当解析模块210确定接收到的命令帧是存储命令帧时，获取存储命令帧 中的用于生成多路延时触发信号的参数并发送到存储器进行存储。当解析模 块210确定接收到的命令帧是使能命令帧时，从存储器读入用于生成多路延 时触发信号的参数并将所述参数中的各路延时触发信号对应的延时时间发送 到与该路延时触发信号对应的延时控制模块230，发送完成后向触发信号生 成模块220发送使能信号。

当触发信号生成模块220接收到使能信号时，生成触发信号并将生成的 触发信号输出到各个延时控制模块230。

触发信号生成模块220生成的触发信号可以是具有特定宽度的脉冲电 压。

多个延时控制模块230在接收到触发信号生成模块220输出的触发信号 时，按照接收到的延时时间延时后输出触发信号。

具体地说，各个延时控制模块230同时接收到触发信号生成模块220输 出的触发信号，针对每个延时控制模块230，当接收到触发信号生成模块220 输出的触发信号时，按照从解析模块210接收到的延时时间延时后输出触发 信号。即，各个延时控制模块230相对独立，同时接收到触发信号后同时运 行、并行工作，因此，不同于处理器同一时刻只能执行一个任务，不存在使 用处理器生成多路延时触发信号时受程序延时影响的问题，能够生成更为精 准的多路延时触发信号。

作为示例，延时控制模块230可通过可编程延迟线实现小于50ns的延时 时间延迟，以提高延时时间精度。

作为示例，所述用于生成多路延时触发信号的参数还包括多路延时触发 信号的电压幅值，解析模块210将所述参数中的多路延时触发信号的电压幅 值发送到电压控制模块。

延时触发信号生成电路120还可包括：电压控制模块(未示出)，按照接 收到的电压幅值向驱动电路130输出对应的电压控制信号。

驱动电路130根据接收到的电压控制信号，将多路延时触发信号调整为 具有所述电压幅值。通过上述方式，可以比较灵活地根据用户需要调整输出 的多路延时触发信号的电压幅值。

应该理解，本领域技术人员根据上述对解析模块210、触发信号生成模 块220、多个延时控制模块230和电压控制模块的描述，可以通过现场可编 程门阵列来实现解析模块210、触发信号生成模块220、多个延时控制模块 230和电压控制模块。

图3示出根据本发明示例性实施例的用于生成光谱探测系统的多路触发 信号的方法的流程图。

如图3所示，在步骤301，接收端子从上位机接收用于生成多路延时触 发信号的命令帧。

接收端子可以是各种用于接收命令帧的端子，例如，可以是RS232串口、 RS485串口、CAN总线接口、以太网口等。

在步骤302，延时触发信号生成电路根据接收端子接收到的命令帧生成 多路延时触发信号。在本发明中，延时触发信号生成电路通过现场可编程门 阵列实现。

具体地说，延时触发信号生成电路先对接收端子接收到的命令帧进行解 析，根据解析得到的用于生成多路延时触发信号的参数生成多路延时触发信 号。作为优选方式，可执行图4所示的方法来实现延时触发信号生成电路根 据接收端子接收到的命令帧生成多路延时触发信号。

现场可编程门阵列具有并行运行的特点，因此根据本发明的延时触发信 号生成电路在生成多路延时触发信号时，不存在使用处理器生成多路延时触 发信号时受程序延时影响的问题，能够生成更为精准的多路延时触发信号。

同时，延时触发信号生成电路可实时根据上位机发送的命令帧调整用于 生成多路延时触发信号的参数，生成符合上位机要求的多路延时触发信号， 以便于为不同的光谱探测系统提供多路延时触发信号，通用性强。

在步骤303，驱动电路调整延时触发信号生成电路输出的多路延时触发 信号的电压幅值。

驱动电路通过对延时触发信号生成电路输出的多路延时触发信号的电压 幅值的调整，使输出的多路延时触发信号的电压幅值达到被触发的仪器的触 发电压。例如，由延时触发信号生成电路输出的多路延时触发信号的电压幅 值是3.3V，驱动电路可将其调整为5V、10V、15V、24V等。

应该理解，驱动电路可以是各种能够调整延时触发信号生成电路输出的 多路延时触发信号的电压幅值的电路或者芯片。

在步骤304，输出端子输出所述调整后的多路延时触发信号。

输出端子可以是各种用于输出多路延时触发信号的端子。每路延时触发 信号分别输出到对应的光谱探测系统中的仪器，例如，激光器、探测器等。

图4示出根据本发明示例性实施例的延时触发信号生成电路根据接收端 子接收到的命令帧生成多路延时触发信号的方法的流程图。可在执行步骤302 时执行图4所示的方法。

如图4所示，在步骤401，延时触发信号生成电路中的解析模块解析接 收到的命令帧，确定接收到的命令帧的类型。

当确定接收到的命令帧是存储命令帧时，获取存储命令帧中的用于生成 多路延时触发信号的参数并发送到存储器进行存储。当确定接收到的命令帧 是使能命令帧时，从存储器读入用于生成多路延时触发信号的参数并将所述 参数中的各路延时触发信号对应的延时时间发送到与该路延时触发信号对应 的延时触发信号生成电路中的延时控制模块，发送完成后向延时触发信号生 成电路中的触发信号生成模块发送使能信号。

将用于生成多路延时触发信号的参数发送到存储器进行存储，可保证断 电后存储的参数不会丢失，下次需要生成相同的多路延时触发信号时可直接 从存储器读取，不需要上位机再发送相同的参数。

在步骤402，触发信号生成模块在接收到使能信号时生成触发信号并将 生成的触发信号输出到各个延时控制模块。

触发信号生成模块生成的触发信号可以是具有特定宽度的脉冲电压。

在步骤403，多个延时控制模块在接收到触发信号生成模块输出的触发 信号时，按照接收到的延时时间延时后输出触发信号。

具体地说，各个延时控制模块同时接收到触发信号生成模块输出的触发 信号，针对每个延时控制模块，当接收到触发信号生成模块输出的触发信号 时，按照从解析模块接收到的延时时间延时后输出触发信号。即，各个延时 控制模块相对独立，同时接收到触发信号后同时运行、并行工作，因此，不 同于处理器同一时刻只能执行一个任务，不存在使用处理器生成多路延时触 发信号时受程序延时影响的问题，能够生成更为精准的多路延时触发信号。

作为示例，延时控制模块可通过可编程延迟线实现小于50ns的延时时间 延迟，以提高延时时间精度。

作为示例，步骤401还可包括：解析模块将所述参数中的多路延时触发 信号的电压幅值发送到延时触发信号生成电路中的电压控制模块。

在步骤401之后，电压控制模块按照接收到的电压幅值向驱动电路输出 对应的电压控制信号。

步骤303可包括：驱动电路根据接收到的电压控制信号，将延时触发信 号生成电路输出的多路延时触发信号调整为具有所述电压幅值。通过上述方 式，可以比较灵活地根据用户需要调整输出的多路延时触发信号的电压幅值。

根据本发明示例性实施例的用于生成光谱探测系统的多路触发信号的设 备及方法，可以生成精确的多路延时触发信号，以相对延时地触发光谱探测 系统中的各台仪器，且通用性强、价格低廉、便于携带。

虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应 该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神 的情况下，可以对这些实施例进行修改。