基于FPGA的數(shù)字比相系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究.pdf

1、≥；：；技術(shù)保密的學(xué)位論文，按照《西安理工本學(xué)學(xué)位論文技術(shù)保密申請表》內(nèi)容進(jìn)行保密(附；：；：，簍i襄：’；；：‘西安理工大學(xué)學(xué)位論文技術(shù)保密申請表》)。。≥：；：i；∥≮，；!；；；：：；jiiii’j：j：：。i】芝嘉；，!；：保密的學(xué)位論文在解密厴，適用本授權(quán)?！侮?；，；，；，iii。多!，i!萎萎；，；，爨舞譽(yù)鱧泛一謄i羹j’!：j：：i：：論耷柞者建毫；整墨!i’導(dǎo)師簽名；竺鍪幽壟ii；：之左年多月托一∥：‘：：；^、，p，和

2、”：＼≯‘舞纘摘要論文題目：基于FPGA的數(shù)字比相系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究學(xué)科名稱：測試計量技術(shù)及儀器作者姓名z程丹指導(dǎo)教師：焦明星教授摘要簽名：焦墨簽名!魚婦絲絕對距離測量是計量領(lǐng)域的重要研究方向。激光干涉測距具有靈敏度高、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在各種絕對距離干涉測量方法中，超外差干涉絕對距離測量是常用的一種測量方法，與外差干涉測距方法相比，它的測量精度更高。在超外差干涉絕對距離測量方法中，參考信號與測量信號

3、同頻，通過比較其相位差得到干涉條紋的小數(shù)級次，因此兩路同頻正弦信號相位差的測量是超外差絕對距離干涉測量中的關(guān)鍵技術(shù)之一?！菊撐脑诔浞至私庀辔粶y量技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種用于雙頻Nd：YAG激光超外差干涉絕對距離測量的數(shù)字比相系統(tǒng)，該系統(tǒng)以FPGA為硬件核心，包括移相、采樣、調(diào)理、看門狗、SRAM、FLASH、按鍵、LCD、RS232電平轉(zhuǎn)換等部分，可同時采用過零時差法和FFT頻譜分析法實現(xiàn)對兩路同頻正弦信號的相位差測量。數(shù)字比

4、相系統(tǒng)以FPGA內(nèi)嵌的NiosII軟核為控制核心，同步觸發(fā)其內(nèi)部的A／D采樣控制模塊和測頻模塊以實現(xiàn)兩路同頻正弦信號的高速采樣、頻率及過零點時間測量，并完成數(shù)據(jù)的緩存、傅里葉變換、顯示、傳輸?shù)裙δ?。為了檢測本系統(tǒng)的實際性能，建立了一個研究平臺，當(dāng)比相系統(tǒng)的兩路正弦輸入信號頻率為100kHz時，采用過零時差法的比相測量誤差小于040，采用傅里葉算法的比相測量誤差小于O10。實驗結(jié)果表明，采用傅里葉算法的數(shù)字比相系統(tǒng)滿足設(shè)計要求，可以用于超

5、外差干涉絕對距離測量。本論文設(shè)計的基于FPGA的數(shù)字比相系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定等特點，可以實現(xiàn)兩路正弦信號相位差的高精度測量，為今后開展超外差干涉絕對距離測量技術(shù)研究奠定了堅實基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞t相位差測量：FPGA；FFT：絕對距離測量。本研究得到國家自然科學(xué)基金項目(批準(zhǔn)號：51175421，50775180)、陜西省科技計劃項目(批準(zhǔn)號：2011K0914)jfll陜西省教育廳產(chǎn)業(yè)化培育項目(批準(zhǔn)號：2010JC12)的資