基于FPGA的水質(zhì)光譜分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究.pdf

1、在煤炭生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)安全問題一直是煤礦最為重視的問題。煤礦事故不僅嚴(yán)重危及井下工作人員的生命安全，也會造成重大的經(jīng)濟損失，后續(xù)的事后救援工作也十分困難，尤其近年來突水事故頻發(fā)，突水事故的預(yù)防治理成為煤礦安全的主要問題。目前國內(nèi)外運用較多的突水事故處理方法雖然能夠較好的解決問題，但是無法提前對事故做出預(yù)警以及迅速找到突水位置。近幾年來，隨著光學(xué)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，這兩項技術(shù)越來越多的運用在生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域。本課題結(jié)合了這兩項技術(shù)

2、，設(shè)計了一個能夠監(jiān)測井下水質(zhì)提前對水害事故預(yù)警的系統(tǒng)。
　　本文在分析礦山水害和國內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的前提下，詳細介紹了LIF激光誘導(dǎo)熒光光譜技術(shù)，以監(jiān)測水質(zhì)光譜變化為出發(fā)點，設(shè)計了一種基于FPGA的光譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在硬件設(shè)計方面，系統(tǒng)采用Altera公司的EP3C25作為主控芯片，選用Nd∶YAG激光源照射水體，由R928型光電倍增管檢測并轉(zhuǎn)換熒光信號，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)采集模塊對電信號進行采集并傳輸至主機進行處理，添加DP8384

3、8以太網(wǎng)卡實現(xiàn)FPGA工程的遠程配置。在軟件設(shè)計方面，利用SOPC技術(shù)構(gòu)建了由多個邏輯模塊組成的SOPC系統(tǒng)，在NIOSⅡ Eclipse軟件中設(shè)計了NIOS處理器的C語言代碼，以驅(qū)動DAC模塊、CAN控制器以及ADC模塊等。
　　最后，本文設(shè)計了類似實際熒光信號的測試信號源，對FPGA數(shù)據(jù)采集模塊進行了仿真和數(shù)據(jù)可靠性測試，系統(tǒng)各模塊的時序仿真均符合課題對實時性的要求，數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度也達到了要求。測試結(jié)果表明，本文的研究取得了