The invention relates to a data acquisition system based on high-speed analog-to-digital conversion and time-to-digital conversion technology, which is an electronic technology field, including a front-end signal conditioning module, a front-end signal conditioning module including a discrimination circuit and a differential conditioning circuit, a TDC chip and an ADC chip respectively receiving and screening circuit and a differential conditioning circuit. The data acquisition module of the processed signal is connected with the FPGA timing control unit of the TDC chip and the ADC chip respectively, and the FPGA timing control unit reads the data of the TDC chip and the ADC chip, and is connected with the DDR3 SDRAM memory and the PCIE bus, and is connected with the computer through the PCIE bus. When the trigger signal is input to the discriminator circuit, and the trigger signal is input to the pulse generator of the timing control unit of the FPGA. After the trigger signal is received by the timing control unit of the FPGA, the control sequence is generated to enable the ADC chip and the TDC chip to collect simultaneously. The system can obtain the data collected by the ADC and the TDC chip at the same time. The advantages of collecting.
【技术实现步骤摘要】
一种基于高速模数转换和时间数字转换技术的数据采集系统
本专利技术为一种基于高速模数转换和时间数字转换技术的数据采集系统,特别适用于飞行时间质谱仪的数据采集,设备及装置属于电子
技术介绍
飞行时间质谱(TimeofFlightMassSpectrometer,TOF-MS)具有分析速度快和分辨率高等优点,被广泛用于地质学、材料化学和环境科学等领域。数据采集系统用于采集仪器输出的离子信号,性能的好坏会直接影响仪器的分辨率和精度等重要参数,是TOF-MS的关键部件之一。用于飞行时间质谱仪的数据采集系统主要有两种:ADC(Analog-to-DigitalConversion,ADC)数据采集系统和TDC(Time-to-DigitalConversion,TDC)数据采集系统。ADC采集系统可通过记录信号的能量、脉冲宽度和波形形状等信息来实现对离子信号的还原;TDC采集系统可以将信号的时间信息用数字的方式表示,由于不同种类的离子在飞行时间质量分析器中到达离子检测器的时间不同,所以TDC可以通过记录离子的飞行时间,来完成离子的区分。TDC系统采集数据时,产生的数据量小且时间测量精度较高,但是TDC由于死区时间限制,当多个离子信号到达检测器时,TDC只能记录一个离子信号,而且TDC的输出只有“0”和“1”两种形式,无法记录信号的幅度和形状,当采集幅值较强的信号时,TDC也将其记录为数字“1”,会对仪器的定量分析造成一定影响。ADC采集系统可以直接记录信号的幅度等信息,ADC采样率越高,对离子的还原程度越好,而且ADC可以测量同时到达检测器的多个离子,可以有 ...
【技术保护点】
1.一种基于高速模数转换和时间数字转换技术的数据采集系统,用于当离子进入飞行时间质量分析器时,通过离子检测器检测到信号后进行数据的采集,其特征在于,该系统包括:前端信号调理模块、数据采集模块、脉冲发生器、FPGA时序控制单元、DDR3 SDRAM数据存储器以及PCIE总线;所述前端信号调理模块包括甄别电路以及差分调理电路,离子检测器检测到的信号同时进入甄别电路以及差分调理电路;所述数据采集模块包括TDC芯片与ADC芯片分别接收甄别电路以及差分调理电路处理后的信号;所述FPGA时序控制单元的两个输入端分别连接TDC芯片与ADC芯片,读取TDC芯片与ADC芯片的数据,并与DDR3 SDRAM存储器和PCIE总线相连,通过所述PCIE总线与计算机相连接;所述脉冲发生器用于当离子进入飞行时间质量分析器时,向甄别电路输入触发信号,并将触发信号输入至FPGA时序控制单元,FPGA时序控制单元接收到触发信号后,产生控制时序使ADC芯片和TDC芯片同时进行采集。
【技术特征摘要】
1.一种基于高速模数转换和时间数字转换技术的数据采集系统,用于当离子进入飞行时间质量分析器时,通过离子检测器检测到信号后进行数据的采集,其特征在于,该系统包括:前端信号调理模块、数据采集模块、脉冲发生器、FPGA时序控制单元、DDR3SDRAM数据存储器以及PCIE总线;所述前端信号调理模块包括甄别电路以及差分调理电路,离子检测器检测到的信号同时进入甄别电路以及差分调理电路;所述数据采集模块包括TDC芯片与ADC芯片分别接收甄别电路以及差分调理电路处理后的信号;所述FPGA时序控制单元的两个输入端分别连接TDC芯片与ADC芯片,读取TDC芯片与ADC芯片的数据,并与DDR3SDRAM存储器和PCIE总线相连,通过所述PCIE总线与计算机相连接;所述脉冲发生器用于当离子进入飞行时间质量分析器时,向甄别电路输入触发信号,并将触发信号输入至FPGA时序控制单元,FPGA时序控制单元接收到触发信号后,产生控制时序使ADC芯片和TDC芯片同时进行采集。2.按照权利要求1所述的系统,其特征在于,所述ADC芯片和所述TDC芯片输出的数据由FPGA时序控制单元接收,FPGA时序控制单元内部的数据缓存模块将TDC芯片的数据进行缓存处理,ADC芯片输出数据被FPGA时序控制单元接收后首先经过FPGA时序控制单元内部缓存然后存储至DDR3SDRAM存储器中。3.按照权利要求2所述的系统,其特征在于,计算机通过PCIE总线读数据时,DDR3SDRAM存储器中的数据首先被读出并通过PCIE总线上传至计算机,当DDR3SDRAM存储器中的数据全部读出后,再将TDC芯片的数据读出,通过数据总线存入计算机内存中。4.按照权利要求1所述的系统,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:邱春玲,杨佳祥,孙玉桥,李春生,田地,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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