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用于绝对距离干涉测量的FPGA比相技术研究

汪洋  
【摘要】: 基于FPGA的相位差测量技术是近几年发展起来的新型测相方法,它充分发挥了FPGA数字处理芯片的灵活性、高速性,极大地减小了测量的系统误差。具有实时测量、精度高、应用前景广泛等优点。 本文概述了目前几种常用的相位差测量方法,并分析了它们的优缺点。介绍了外差法绝对距离测量的基本原理,在此基础上设计了一套用于绝对距离测量的相位测量系统方案。详细描述了信号处理电路系统的设计,其中包括混频和带通滤波器设计、波形变换电路的设计、数码显示模块设计等。介绍了FPGA测相系统核心模块的工作原理,设计出了基于VHDL语言的数字鉴相器、分频器、计数器及数据选择器。设计了FPGA内部总体测相的功能逻辑模块图,仿真分析了该设计的合理性,实验观察了FPGA芯片经烧写VHDL程序后的输出结果。设计了软件流程图,并编写了单片机C语言软件,实现了FPGA测相、单片机控制、数据处理与结果显示等功能。建立了相应的实验系统,实验验证了相位差测量方案的可行性。分析了产生测量误差的主要原因。 总之,本论文以FPGA数字芯片为核心,设计了一套基于高频脉冲填充法的测相系统,实现了对两路模拟信号相位差的测量,为今后开展绝对距离干涉测量技术研究奠定了基础。


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