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自混合干涉位移测量系统信号处理电路的设计

刘菲  
【摘要】:激光自混合干涉效应是指激光器输出的光照射到外部物体,经反射或散射后,其中一部分光被反馈回激光器的谐振腔,反馈光携带了外部物体的信息,它与腔内光相混合后,调制了激光器的输出,使得激光器输出功率的变化中包含了外部物体及激光器的参数信息。因此,激光自混合干涉技术可用于几何量、机械量及半导体激光器参数等的测量。本文研究了自混合干涉位移测量系统中的信号处理问题。 基于条纹计数法,本文提出了一个位移测量系统中信号处理的集成化设计方案,该方案分成了三部分:A/D转换模块、数字信号处理模块及LCD显示模块。本文对各模块软硬件进行设计,完成对自混合干涉信号的实时处理,得到物体运动的位移量。 论文的主要内容包括: 首先,介绍了激光自混合干涉技术在国内外发展的状况及其应用于位移测量的方法;研究了条纹计数法的理论模型,提出了一个位移测量系统中信号处理的集成化设计方案,并把该方案划分成A/D转换模块、数字信号处理模块及LCD显示模块三个部分。 其次,使用System Generator开发工具,在Matlab/Simulink环境下对数字信号处理模块进行设计,并通过仿真验证了程序设计的正确性;采用Picoblaze微处理器的汇编程序,完成A/D转换模块和LCD显示模块的功能;利用VHDL顶层文件使A/D转换模块、LCD显示模块以及数据处理模块功能相结合,实现对自混合干涉信号的实时处理和显示。 最后,在ISE开发环境下,把整个设计综合、实现、下载到开发板上。并且通过硬件测试方案的设计,用Chipscop Pro工具对开发板进行实时检测,验证数据传送的正确性。


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