PEM-FTS干涉信号调理及获取电路的设计

发布时间：2022-12-09 22:09

　　随着科学技术的进步和快速发展，光谱测量技术已被广泛应用于军事、宇航探测、安全防护、环境保护等高科技领域。为了满足光谱测量的需求，不同结构的光谱仪已被人们研制出来。其中，弹光调制傅里叶变换光谱仪凭借其高调制频率、高灵敏度、宽光谱范围及抗震性强等优点在瞬态光谱探测领域中具有明显的优势。弹光调制傅里叶变换光谱仪的干涉信号不仅调制频率高，而且在经过探测器后所输出的电信号非常微弱，为了便于干涉数据的后续处理，必须将该电信号进行合理的放大提取。因此，如何实现该电信号的合理放大、滤波以及高速采集、存储成为研制弹光调制傅里叶变换光谱仪所要解决的重要问题。 论文基于弹光调制傅里叶变换光谱仪的工作原理，分析了弹光调制干涉信号的产生原理以及信号特性，对弹光调制干涉信号的调理、获取技术进行研究，设计了针对弹光调制干涉信号进行调理和获取的电路。 首先，根据干涉信号的频率特性和幅值特性，设计了合理的宽带放大电路和低通滤波电路对干涉信号进行调理。此电路能够保证干涉信号在一定的频带范围内得到稳定的放大输出波形，以便于干涉信号的后续处理。 其次，为了实现干涉信号复原光谱的波长定标，本论文设计了参考激光... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 傅里叶变换光谱仪的国内外研究现状
        1.2.2 宽带放大电路的国内外研究现状
        1.2.3 高速数据采集的国内外研究现状
    1.3 课题来源、主要研究内容
2 PEM-FTS干涉信号的产生及信号特性研究
    2.1 弹光调制傅里叶变换光谱仪的组成
    2.2 弹光调制干涉信号的产生原理
    2.3 PEM-FTS干涉信号瞬态最大光程差的测量
    2.4 弹光调制傅里叶变换光谱仪的特性
    2.5 本章小结
3 PEM-FTS干涉信号调理电路的研究
    3.1 放大电路的组成及基本原理
    3.2 干涉信号集成宽带放大电路的设计
        3.2.1 干涉信号宽带放大电路
        3.2.2 宽带放大电路的Multisim仿真
        3.2.3 直流稳压电源设计
    3.3 干涉信号滤波电路的设计
        3.3.1 干涉信号滤波电路的设计
        3.3.2 滤波电路结果仿真及测试
    3.4 参考激光干涉信号过零比较电路的设计
        3.4.1 高速比较器LT1715
        3.4.2 基于LT1715的过零比较电路设计
        3.4.3 过零比较电路性能分析
    3.5 本章小结
4 PEM-FTS干涉信号获取电路的设计
    4.1 总体设计方案
    4.2 干涉信号AD采集电路的设计
        4.2.1 AD器件的选择
        4.2.2 干涉信号采集电路的设计
        4.2.3 时钟电路的设计
    4.3 干涉信号高速存储电路的设计
    4.4 FPGA控制系统的设计
        4.4.1 电源电路设计
        4.4.2 FPGA的时钟模块
        4.4.3 FPGA的下载配置模块
        4.4.4 USB2.0接口电路设计
    4.5 基于FPGA的过零比较计数的算法设计
        4.5.1 FPGA计数IP核与除法IP核
        4.5.2 基于FPGA的过零比较计数程序设计
    4.6 本章小结
5 实验验证与分析
    5.1 PCB电路版的绘制
    5.2 宽带放大电路放大倍数测试
    5.3 干涉信号获取电路验证
        5.3.1 AD9224功能验证
        5.3.2 SDRAM存储功能验证
    5.4 过零比较计数功能验证
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]弹光调制非线性光程差干涉信号频压转换研究[J]. 张亚林,李晓,王志斌,王国梁.  济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[2]弹光调制傅里叶变换光谱技术研究[J]. 陈友华,王召巴,王志斌,王艳超,李永帅,张宇寒.  光谱学与光谱分析. 2014(06)
[3]宽带放大电路设计[J]. 李志军,沈非凡,韩春晨.  电子技术. 2013(11)
[4]基于FPGA的高速数据采集系统设计[J]. 关守平,尤富强,董国伟.  控制工程. 2013(05)
[5]弹光调制高速大容量存储系统[J]. 王耀利,王志斌,赵冬娥,张敏娟,黄艳飞,张瑞.  计算机工程与设计. 2013(08)
[6]基于XC3S500E芯片的信号采集模块设计[J]. 卢亚普,毛超波,王玉玲,陈强,张世福.  石油仪器. 2013(03)
[7]弹光调制光电转换放大电路设计[J]. 黄艳飞,王志斌,王艳超,赵冬娥,张瑞,王耀利.  应用光学. 2013(03)
[8]基于CY7C68013A的FPGA配置和通信接口设计[J]. 刘志华,郭付才,彭新伟,陈吉东.  电子技术应用. 2013(02)
[9]基于FPGA的高速数据采集系统的设计与实现[J]. 肖积涛,马幼鸣,周鸣争,周明龙.  计算机技术与发展. 2012(06)
[10]弹光调制压电晶体驱动控制器的设计[J]. 魏海潮,张记龙,王志斌,王艳超,赵冬娥.  电子技术应用. 2012(06)

博士论文
[1]弹光调制傅里叶变换光谱复原高速数据处理技术研究[D]. 张敏娟.中北大学 2013
[2]遥测用多次反射式弹光调制傅里叶变换光谱技术研究[D]. 陈友华.中北大学 2013

硕士论文
[1]基于DSP的弹光调制非均匀干涉信号获取及反演算法研究[D]. 王明艳.中北大学 2013
[2]高速数据采集、处理与传输的系统设计[D]. 隋承浩.南京理工大学 2010
[3]压电复合材料性能参数预测[D]. 黄鑫.兰州理工大学 2010
[4]超高速数据采集系统研究[D]. 黄颋挺.华中科技大学 2007



本文编号：3715461