基于FPGA激光干涉信号采集与处理

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激光具有非常好的相干性、输出谱线窄以及准直性等特点,以其作为测量光的激光测量系统的应用范围得到不断拓宽,激光测量技术也在不断创新和完善。双光束干涉测量和自混合干涉测量两种方法较为突出,其中双光束干涉又可以分为零差干涉和外差干涉两种。本文就是在零差干涉测量和自混合干涉测量的基础上,将FPGA技术和测量技术结合起来,实现系统的实时测量、便携化和低成本等目的。本文的主要工作是设计了基于FPGA的激光干涉测量信号采集和处理模块,并将其投入使用。信号处理原理包括广泛使用的条纹计数方法、降低计数误差的双路正交零差干涉信号处理方法以及基于调制型激光自混合干涉测量信号的采样处理方法三个部分。涉及的功能模块有A/D转换、波形转换、四倍频、计数和数码管显示计数结果等。还将基于DDS原理的信号发生器产生的频率可调的正弦波或三角波加入到线性调制激光自混合干涉测量系统中,实现对激光器输出光的调制。在数码管显示计数结果的基础上,将串口驱动模块加入信号处理系统中,从而实现开发板通过串口和计算机通信。借助串口调试助手软件调试系统获得的测量结果,自设计的串口通信界面将最终测量结果显示出来。开发板和计算机之间的通信扩展了开发板功能,有效优化资源配置。本文实现的信号处理系统是利用FPGA技术的高集成度、短设计周期和低成本的特点优化的激光自混合干涉测量系统,具有较高实用性和可靠性。
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