低相干干涉仪的控制系统的集成开发和优化

发布时间：2017-10-28 19:17

  本文关键词：低相干干涉仪的控制系统的集成开发和优化

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【摘要】：低相干干涉检测技术作为一项重要的光学检测技术,在光学器件检测、生物医学检测及传感等领域,都具有重要应用价值。我们实验室现有一套低相干干涉检测系统,可用于检测光学器件的相位参数,检测精度为0.01rad。但该系统的自动化水平低,检测时间较长,单次检测到处理完数据得出结果的时间约为15分钟。本文针对“如何提高该检测系统的自动化水平和检测效率”这个工程问题开展了研究和开发工作。基于虚拟仪器技术,采用LabVIEW和MATLAB混合编程,对检测系统的控制系统部分进行了重新设计、集成开发和优化,同时对实践中遇到的问题进行分析,研究和探索提高系统性能的方法。本文的具体工作和贡献分为以下几点：1、基于LabVIEW平台的控制系统各个模块的软件设计和开发。在LabVIEW平台上对控制系统中的延时线控制模块、采集卡控制模块和数据处理模块进行了软件重新设计和开发,为后续控制系统的集成奠定基础。详细分析了各个模块的软件设计思路、具体编程实现及测试结果,并结合技术机理论证一键初始化自动检测设计、采集数据的事件驱动提取设计等新设计的优点。对检测系统中的数据传输机制进行了研究,并解决采集数据丢失问题和采集数据实时显示不流畅问题,保证了采集数据的准确性。2、控制系统的集成开发和优化。优化设计了控制系统架构,对本文新开发的延时线控制模块、采集卡控制模块和数据处理模块进行了软件集成开发和优化。详细分析了控制软件的后端程序和前端界面设计,并对线程饥饿、代码重构、内存不足等问题进行了研究和解决。提出“窄窗阈值法”对数据处理算法进行优化,并完成代码实现,使得检测系统在低相干干涉峰间隔不均匀时也能正确检测到所有干涉峰的峰值位置,扩大了检测系统所能检测的光学器件的范围。3、检测系统的封装和测试。设计并制作了适用于本文低相干干涉检测系统的仪器机箱,并完成系统封装,提高了系统的空间利用率、便携性和可维护性。对集成和优化后的系统进行了测试,并对数据的可视化定制进行了探讨。与原先的系统相比,新系统的控制软件由3个简化为1个,与检测系统的匹配性更强,系统的自动化水平和检测效率大幅提高。测试结果表明单次检测到处理完数据得出结果的时间从原先的15分钟缩短到45秒以内,时间效率提高了20倍以上。
【关键词】：低相干 LabVIEW 集成开发和优化 “窄窗阈值法”
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.3;TP273
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景11-15
• 1.2 研究现状15-17
• 1.3 本文的研究目的和主要内容17-19
• 第2章 研究的关键工程问题及技术路线设计19-23
• 2.1 研究的关键工程问题19-20
• 2.2 技术路线的设计20
• 2.3 软件开发环境的选用20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 控制系统中各个模块的软件设计和开发23-50
• 3.1 延时线控制模块的软件设计和开发23-31
• 3.1.1 延时线的硬件性能23-25
• 3.1.2 基本延时线控制模块的软件设计和开发25-27
• 3.1.3 控制指令的按钮化设计27-28
• 3.1.4 一键初始化自动检测设计28-31
• 3.2 采集卡控制模块的软件设计和开发31-41
• 3.2.1 数据采集卡的硬件性能31-32
• 3.2.2 基本采集卡控制模块的软件设计和开发32-35
• 3.2.3 采集数据的事件驱动提取设计35-37
• 3.2.4 对采集数据准确性的研究和探索37-41
• 3.3 数据处理模块的软件设计和开发41-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 控制系统的集成开发和优化50-67
• 4.1 后端程序总架构设计和线程饥饿问题的研究及解决50-52
• 4.2 数据采集模块和数据处理模块的一体化架构设计52-54
• 4.3 数据处理模块的代码重构及与其他模块的通信设计54-57
• 4.4 控制软件前端界面的设计及功能测试57-60
• 4.5 内存不足问题的研究和解决60-61
• 4.6 “窄窗阈值法”的提出和代码实现61-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第5章 系统封装和测试67-77
• 5.1 系统封装67-70
• 5.2 系统测试70-76
• 5.3 本章小结76-77
• 第6章 工作总结与展望77-80
• 6.1 工作总结77-78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-82
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果82

【参考文献】

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1 鲁虹伟;低相干干涉检测技术与光滤波器测量表征研究[D];浙江大学;2013年

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本文编号：1109593