一种用于汤姆逊散射诊断的多元触发控制器的制作方法

本发明涉及多元触发控制器领域，更具体地说，它涉及一种用于汤姆逊散射诊断的多元触发控制器。

背景技术：

1、汤姆逊散射诊断技术是一种基于激光散射原理的等离子体诊断方法；这项技术在等离子体物理研究中具有极其重要的地位，因为它提供了一种非侵入性的方式来测量等离子体的关键参数，如电子密度和温度。汤姆逊散射是测量等离子体电子温度和密度最直接和最准确的方法之一，这对于理解等离子体的行为和控制等离子体反应至关重要，由于这种优点，汤姆逊散射诊断被广泛应用于聚变领域、空间和天体物理领域、工业等离子体应用领域等。

2、汤姆逊散射诊断中的控制器技术，通常针对特定类型的输入信号进行设计，如纯电信号控制器或光信号控制器，这些控制器通常在处理多种信号源时面临挑战，尤其是在需要同时处理模拟和数字信号、或需要在高干扰环境下工作时；此外，传统控制器在输出信号的多样性和灵活性方面也有所限制，通常无法提供对多种不同信号类型的同步和精确控制；目前技术的缺点或不足在于：

3、1.有限的输入类型处理能力，致使无法处理多种类型的输入信号，特别是在同一系统中同时处理电信号、光信号和激光脉冲信号。

4、2.输出信号的限制，一般控制器在输出信号的类型和灵活性上有限制，难以满足高端科学实验对于多样化输出信号的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于汤姆逊散射诊断的多元触发控制器，以解决上述背景技术中存在的问题。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、本技术提供了一种用于汤姆逊散射诊断的多元触发控制器，包括输入接口、信号处理电路、或门逻辑电路和信号分配模块，其中：

4、输入接口连接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端连接或门逻辑电路的输入端，或门逻辑电路的输出端连接信号分配模块的输出端，信号分配模块的输出端输出用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡的目标信号，目标信号包括ttl信号；

5、输入接口包括激光脉冲输入端、电信号输入端和可见光信号输入端；激光脉冲输入端依次连接有第一光电转换电路和脉冲整形电路，脉冲整形电路的输出端连接或门逻辑电路的输入端；电信号输入端连接或门逻辑电路的输入端；可见光信号输入端连接第二光电转换电路，第二光电转换电路的输出端连接或门逻辑电路的输入端；信号处理电路包括第一光电转换电路、第二光电转换电路和脉冲整形电路。

6、本发明的有益效果是：本方案中，通过输入接口、信号处理电路、或门逻辑电路和信号分配模块构成的控制器，一方面，接收来自不同信源的多元输入信号，根据输入信号的类型，将输入信号通过信号处理电路进行处理，如放大、滤波或转换等；另一方面，将经过处理后的输入信号送入同步控制模块中，即信号分配模块，信号分配模块可以根据预设的时序逻辑进行整形和调整；最后信号分配模块根据输入信号的类型和配置，生成相应的ttl信号。

7、在本方案中，通过输入接口输入可见光信号时，生成用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡的ttl信号；通过输入接口输入激光脉冲信号时，生成用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡的ttl信号和相应的模拟信号；同样的，通过输入接口输入可见光信号时，也同样生成用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡ttl信号。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

9、进一步，上述第一光电转换电路的输出端还连接有放大器，放大器输出的电信号用于实现对接入激光脉冲输入端的激光脉冲信号的监测。

10、采用上述进一步方案的有益效果是：对接入激光脉冲输入端的激光脉冲信号的监测则是为了在复杂的电磁环境下，能精确捕捉和处理信号，确保数据的准确性和完整性，甄别出中控信号传来的误触发信号；对于监测中心控制室来说，信号的清晰度、准确性，能真实反映电磁环境的变化；其次，由于控制器的高效处理能力，信号传输实时性强，有助于控制室迅速做出反应；再者，多元触发方式的设计使得系统能够灵活应对不同的采集需求，增强了系统的适应性；最后，稳定的信号输入为后续的数据分析、科研和工业应用提供了可靠的数据源。

11、进一步，上述第二光电转换电路输出的电信号还用于实现对接入可见光信号输入端的可见光信号的监测。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：通过可见光信号传输中控指令，并在多元触发控制器中使用光电二极管将其转换为电信号进行触发，这样的操作带来了多重有益之处；首先，可见光信号传输具有抗电磁干扰的特性，在复杂的电磁环境中能够确保指令的准确无误传输。其次，光电二极管的快速响应能力使得电信号的转换几乎无延迟，从而保证了触发操作的实时性。此外，光信号传输还具有高安全性和难以被截获的特点，确保了中控指令的保密性。最后，这种触发方式的设计灵活性高，可适用于多种不同的应用场景和需求。综上所述，通过可见光信号传输中控指令并转换为电信号进行触发，不仅提高了系统的稳定性和可靠性，还增强了其安全性和灵活性。

13、进一步，上述第一光电转换电路为pin型光电二极管。

14、进一步，上述pin型光电二极管的型号为ingaas。

15、进一步，上述第二光电转换电路为光纤收发器。

16、进一步，上述光纤收发器的型号为hfbr-2412。

17、进一步，上述信号分配模块为fpga。

18、进一步，上述fpga的芯片型号为lcmxo2-1200hc。

19、进一步，上述还包括保护电路，保护电路的输入端连接电信号输入端，保护电路的输出端连接或门逻辑电路的输入端。

20、采用上述进一步方案的有益效果是：首先，保护电路能够有效防止过高或过低的电压信号对多元触发控制器造成损坏，从而提高了控制器的使用寿命和可靠性。其次，保护电路还能滤除输入信号中的噪声和干扰，确保输入到控制器的电信号清晰、稳定，进而提高了测试或实验的准确性和可重复性。此外，通过保护电路对电信号进行预处理，还可以使控制器更好地适应不同的测试或实验需求，提高了系统的灵活性和通用性。

21、与现有技术相比，本发明至少具有以下的有益效果：

22、在本技术中，通过输入接口、信号处理电路、或门逻辑电路和信号分配模块构成的控制器，一方面，接收来自不同信源的多元输入信号，根据输入信号的类型，将输入信号通过信号处理电路进行处理，如放大、滤波或转换等；另一方面，将经过处理后的输入信号送入同步控制模块中，即信号分配模块，信号分配模块可以根据预设的时序逻辑进行整形和调整；最后信号分配模块根据输入信号的类型和配置，生成相应的ttl信号；其中，通过输入接口输入可见光信号时，生成用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡的ttl信号；通过输入接口输入激光脉冲信号时，生成用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡的ttl信号和相应的模拟信号；同样的，通过输入接口输入可见光信号时，也同样生成用于触发汤姆逊散射诊断系统中高速采集卡ttl信号。

23、在本技术中，通过输入接口、信号处理电路、或门逻辑电路和信号分配模块构成的多元触发控制器，还具有以下有益效果：

24、1.高精度同步输出：多元触发控制器能够在收到中心控制室的可见光触发信号、激光器发出的激光脉冲信号以及测试时输入的电信号后，都能同时输出多路1.8v、2μs的上升沿ttl信号；这一特性保证了在复杂的等离子体诊断过程中，所有高速采集卡的触发输入都能获得高度一致的信号，从而同步采集数据。

25、2.强抗干扰能力：该控制器和弱响应探测器一同在电磁屏蔽柜内工作，金属外壳全部导电且接地良好，依靠直流电涡流效应减少了外界电磁干扰对信号质量的影响和自身对外界的干扰；同时，它能够监测可见光信号输入端输出的信号、还能监测激光脉冲输入端输出的激光脉冲信号，有效监测并排除误触发或其他噪声，确保了信号的纯净度和系统的可靠性。

26、3.快速响应时间：无论是响应可见光触发还是激光脉冲采样，通过控制器设置的信号分配模块总响应时间均为19ns，而对电信号输入的响应时间为16ns；这一快速响应时间极大地提升了系统的实时性，对于快速变化的等离子体参数能进行即时捕捉和分析。

27、4.模拟信号输出能力：在接收到nd：yag激光器发出的1064nm激光脉冲信号后，控制器不仅输出ttl触发信号，同时还能将激光脉冲信号和放大器将其转换为0-5v的模拟信号输出；这一功能为等离子体诊断提供了更多信息，如激光强度的计算、激光在实验过程中的衰减过程等信息，进一步增强了系统的测量能力。

28、5.延时抖动控制：该控制器设置的信号分配模块可以保证输出信号的延时抖动控制在0.5ns以内，这种高度的稳定性对于精确时间分辨的应用场合(例如高速数据采集)是至关重要的。