激光干涉高速信號處理.pdf

1、隨著我國越來越強的自主創(chuàng)新能力和先進制造技術，我國在超精細加工、納米材料研制、集成電路與微機電系統(tǒng)(MEMS)器件制造等高新技術產(chǎn)業(yè)，取得了高速的發(fā)展。因為上述這些高新技術產(chǎn)業(yè)都是以納米技術為基礎，所以迫切地需要建立量值統(tǒng)一的納米計量標準和溯源體系。為實現(xiàn)國家納米量值傳遞基準的溯源體系，中國計量科學研究院研制了一套大范圍納米幾何結構計量基準裝置。本課題研究正是在該裝置的基礎上，改進其中的激光干涉儀信號處理系統(tǒng)。
　　經(jīng)過課題研究，

2、研制了一套激光干涉儀高速信號處理系統(tǒng)。在系統(tǒng)實現(xiàn)中，課題研究了新的細分算法、條紋計數(shù)和辨向算法，以及新的通訊方式。經(jīng)過改進后計量基準裝置的信號處理速度得到了大幅度提高，下面總結了研究成果:
　　1.信號處理結構，分析大范圍納米幾何結構計量基準裝置的組成部分，設計出了計算機加FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯陣列)信號處理系統(tǒng)，用于激光干涉儀信號處理。系統(tǒng)中使用AD8620實現(xiàn)信號反向、模擬濾波等等;使用AD7622實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集并行傳輸至FP

3、GA;使用FPGA核心器件實現(xiàn)數(shù)字濾波、控制數(shù)據(jù)采集、條紋計數(shù)與辯向、信號細分、硬件查表;使用ARM芯片接收來自FPGA的數(shù)據(jù)，并且控制TCP/IP硬件內(nèi)核等芯片實現(xiàn)網(wǎng)絡通信、并行數(shù)據(jù)通信、SPI串口通信;使用MAX3232CSE實現(xiàn)的RS232串口通信。
　　2.硬件電路設計，主要包括光電轉換電路、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路，網(wǎng)絡通信電路設計與實現(xiàn);還有對ARM編程，F(xiàn)PGA編程，等等，在軟件上實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的控制，數(shù)字濾波，串口

4、通信，網(wǎng)絡通信，上位機顯示。
　　3.電子細分算法，為提高測量分辨力的光學倍程和相位電子細分方法，創(chuàng)新設計相位細分算法，以及創(chuàng)新設計條紋計數(shù)與辯向算法。
　　論文的創(chuàng)新性工作主要體現(xiàn)為以下三點:
　　1)分析多種細分算法，并對采用的相位細分算法加以改進，加快了信號處理的速度，減少了FPGA資源的占用。
　　2)采用了新的條紋計數(shù)，辯向的算法，從把原來的硬件電路簡化，計數(shù)更加可靠穩(wěn)定，辯向的靈敏度也提到了，使硬件配