基于FPGA的線陣光柵光調制器驅動控制系統(tǒng)設計與實驗.pdf

1、“民以食為天，食以安為先”，食品安全關乎人們健康和國計民生。因此，食品安全越來越引起全社會的關注。目前，針對食品安全監(jiān)測的儀器大部分采用光譜分析儀器。傳統(tǒng)光譜分析儀器大多只能進行少樣本定點抽查檢驗或者實驗室使用，而且費用昂貴，普及率低，造成了我國食品安全監(jiān)測力度弱的現(xiàn)狀。因此，開發(fā)一款價格低廉、監(jiān)測速度快、體積小、重量輕、使用方便的光譜監(jiān)測儀具有重要的意義。
　　 正是在上述背景下，重慶大學提出并研發(fā)了具有自主知識產權的光柵平動

2、式光調制器（Grating Moving Light Modulator，GMLM），采用GMLM作為光譜編碼的核心器件，開發(fā)一款具有價格低廉，信噪比高，體積小，檢測速度快等優(yōu)點的近紅外光譜監(jiān)測儀。本文介紹了GMLM的結構與工作原理，分析了GMLM的機電特性，設計了器件驅動電路，并在此基礎上進行了線陣GMLM器件測試及其驅動控制系統(tǒng)的相關實驗研究。
　　 本文主要研究工作如下：
　　 ①分析線陣光柵光調制器的結構與工作

3、原理，對線陣GMLM的工作電壓、吸合電壓、固有頻率等機電特性進行研究，為線陣GMLM驅動控制電路的設計提供理論依據；
　　 ②根據線陣光柵光調制器的結構與工作原理，針對GMLM的機電特性，設計線陣GMLM的驅動控制電路，研究哈達瑪變換原理，推導相應的S-矩陣，分析以線陣GMLM為模板實現(xiàn)S矩陣以達到光譜調制的方案和原理；
　　 ③采用Altera公司的FPGA(Cyclone系列的EP1C6Q240C8)，及其相應的

4、開發(fā)軟件QuartusII 6.0和Verilog 硬件描述語言實現(xiàn)S-矩陣及其他控制信號，完成Hadamard時序控制電路的設計；應用Protel DXP軟件設計PCB，選擇合適的數模轉換器（TLC5615）、運算放大器(OPA551)、多路模擬開關的元器件(ADG221)，得到0-25V、30階可編程電壓，完成線陣GMLM的驅動電路的設計；
　　 ④結合光學系統(tǒng)，搭建MEMS線陣光柵光調制器控制系統(tǒng)電路的相應軟、硬件測試與