激光干涉仪在低频微小振动测量中的应用

论文摘要

随着科学技术的发展,微小信号的检测已经越来越受到重视。而激光干涉测量技术在对微小信号检测方面具有精度高,动态范围大,电器绝缘的特性。在激光干涉测量中,信号解调技术非常关键,而相位生成载波（Phase Generated Carrier）解调法是高灵敏度解调技术之一,并且适合应用于数字化解调中。目前,激光测量技术应用越来越广,在振动测量、加速度测量、水声信号测量中都得到了很好的应用。论文的主要工作是对低频微小信号进行解调,分硬件和软件两部分。在硬件电路中,主要实现的是将激光干涉仪获取的低频微小调制信号进行数字化处理,并且经过高速USB接口传递到上位机中；在软件开发中,主要实现的是信号解调的PGC算法,并且用VC++6.0开发一个实时控制界面,将解调的信号实时显示存储。具体内容包括以下几点：1.研究了PGC解调算法的原理,分析了信号解调过程中各个关键参数的设置。2.设计了基于模数转换芯片ADS8323的信号采集电路和USB高速传输电路,并且通过FPGA来对信号采集和传输进行控制,使信号采集和传输实时同步。3.在VC++6.0开发平台下,采用VC++的多线程技术,优化PGC算法,采用软件编程方法实现PGC算法,达到信号解调的实时显示与存储。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与立题意义
• 1.2 激光干涉仪的数据采集系统设计
• 1.2.1 系统简介
• 1.2.2 系统主要功能
• 1.3 微弱信号解调软件开发
• 1.3.1 激光干涉信号PGC解调方法研究现状
• 1.3.2 基于VC++的多线程技术
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 基于激光干涉仪的PGC信号解调方法研究
• 2.1 迈克尔逊干涉原理
• 2.2 基于长平衡臂差动迈克尔逊干涉仪的光路系统
• 2.3 相位生成载波（PGC）零差解调系统实现方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 PGC信号解调的关键技术研究
• 3.1 载波频率的确定
• 3.2 采样频率的确定
• 3.3 低通滤波器的确定
• 3.3.1 低通滤波器截止频率的确定
• 3.3.2 低通滤波器幅频特性分析
• 3.4 PGC解调方案中噪声分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统硬件电路设计
• 4.1 概述
• 4.2 FPGA芯片
• 4.2.1 FPGA芯片I/O端口电路设计
• 4.2.2 FPGA配置电路设计
• 4.2.3 FPGA电源电路设计
• 4.2.4 FPGA时钟及复位部分电路设计
• 4.3 A/D转换芯片
• 4.4 USB控制芯片CY7C68013A
• 4.4.1 CY7C68013A特性介绍
• 4.4.2 CY7C68013A硬件电路设计
• 4.4.3 Slave FIFO同步写传输方式
• 4.5 硬件电路采集结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于激光干涉仪的软件设计
• 5.1 CY7C68013A驱动程序简介
• 5.2 CY7C68013A固件程序设计
• 5.2.1 CY7C68013A固件开发环境
• 5.2.2 Slave FIFO模式的程序结构
• 5.2.3 Slave FIFO模式的引脚及功能
• 5.3 应用软件设计
• 5.3.1 软件功能分析
• 5.3.2 VC++的多线程技术实现
• 5.3.3 PGC算法的优化实现
• 5.4 解调结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢