基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制

来源：计量学报杂志2023年第1期北京时间：

作者：方钰琪,黄鹭,孙淼,高思田,蔡晋辉

单位：1. 中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018; 2. 中国计量科学研究院,北京 100029;

摘要：为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50～200nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。

关键词：计量学;纳米粒径;多角度动态光散射;自相关器;现场可编程门阵列

基金资助：国家自然科学基金(51805505)