【摘要】：在影響冶金水平的諸多因素中,合金成分的精確控制是主要因素之一,所以冶金分析對(duì)于金屬冶煉非常重要。但是在二十一世紀(jì),冶金分析需要面臨原位狀態(tài)定量、復(fù)雜體系痕量分析和在線分析這三大問(wèn)題。在這三大問(wèn)題中的重點(diǎn)是在線實(shí)時(shí)分析。目前國(guó)內(nèi)外的鋼鐵冶煉主要是采用爐前分析,采用直讀光譜儀等進(jìn)行臨線監(jiān)測(cè),并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)鋼鐵冶煉的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。而激光誘導(dǎo)等離子體光譜技術(shù)(Laser Induced Plasma Spectroscopy,LIPS),是基于激光和材料相互作用產(chǎn)生的發(fā)射光譜的一種定量分析技術(shù),它主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼水中金屬的成分。而且因?yàn)長(zhǎng)IPS具有遠(yuǎn)程檢測(cè)和在線檢測(cè)的特點(diǎn),使得它應(yīng)用于鋼水成分檢測(cè)時(shí),既能有效的縮短檢測(cè)時(shí)間,還能夠大大降低成本,節(jié)約能源,改善品質(zhì),還可以提高生產(chǎn)速度,增加冶金產(chǎn)量,同時(shí)為冶煉工藝改進(jìn)提供契機(jī)。所以對(duì)光譜圖像數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)處理和分析,對(duì)該技術(shù)應(yīng)用成功非常關(guān)鍵�，F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)因?yàn)槠浞浅８叩膭?dòng)態(tài)配置靈活性,而且處理運(yùn)算速度非常快,所以很適合用于實(shí)時(shí)的圖像處理。正因?yàn)槿绱?所以基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)在數(shù)字系統(tǒng)研究領(lǐng)域一直比較熱門(mén),應(yīng)用非常廣泛。為滿(mǎn)足LIPS技術(shù)應(yīng)用設(shè)備的速度要求,本文研究一種基于FPGA的二維光譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本文采用ALTERA公司生產(chǎn)的高性能的Cyclone IV系列的FPGA芯片作為圖像處理系統(tǒng)的主控芯片,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采用具有高速傳輸能力USB2.0芯片,使用DDR2 SDRAM來(lái)進(jìn)行光譜圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),以此來(lái)構(gòu)建一種基于FPGA的二維光譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)光譜圖像的高速實(shí)時(shí)處理。本文詳細(xì)分析了各個(gè)模塊的工作原理、通信特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。然后使用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言在Quartus II 11.0軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了包括圖像采集模塊、圖像存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊這些模塊的功能。在借助EDA工具對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行分析和調(diào)試,最后達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行光譜圖像數(shù)據(jù)處理時(shí),使用CORDIC算法進(jìn)行三角函數(shù)實(shí)現(xiàn)來(lái)輔助譜圖還原算法進(jìn)行光譜圖像數(shù)據(jù)的處理,把二維光譜圖像數(shù)據(jù)還原成一維光譜信息,為L(zhǎng)IPS項(xiàng)目中鋼水的金屬成分分析提供便利。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN791;TP274

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本文編號(hào)：2549995