太赫茲線列探測器信號處理:AD轉(zhuǎn)換和軟件處理
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【摘要】:太赫茲熱釋電探測技術(shù)是將變化的太赫茲光能轉(zhuǎn)化成電能從而實現(xiàn)對太赫茲波的探測。近幾年來,隨著技術(shù)上的突破,太赫茲探測技術(shù)發(fā)展迅速,全球圍繞太赫茲探測技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)學研合作不斷增多,在機場安保、無損探測、食品安全、軍事、生物醫(yī)學等方面取得日益廣泛的應(yīng)用。本論文首先設(shè)計了太赫茲熱釋電線列探測器的數(shù)字處理電路和相關(guān)軟件;然后搭建了太赫茲能量計測試系統(tǒng)。論文具體研究內(nèi)容如下:1、太赫茲熱釋電線列探測器數(shù)字處理電路設(shè)計。本論文選擇FPGA加串口通信的設(shè)計方案設(shè)計了太赫茲熱釋電線列探測器數(shù)字處理電路,對電路各功能模塊原理及結(jié)構(gòu)進行了詳細介紹;同時,從信號完整性方面對電路的性能進行了研究,對影響信號質(zhì)量的串擾和反射因素進行了探討;谝陨涎芯拷Y(jié)果,本論文設(shè)計了太赫茲熱釋電線列探測器數(shù)字處理電路硬件部分。2、太赫茲熱釋電線列探測器軟件設(shè)計。從FPGA控制端軟件和電腦端控制顯示界面設(shè)計兩方面開展了相應(yīng)研發(fā)工作,結(jié)合硬件電路,成功實現(xiàn)對太赫茲熱釋電線列探測器輸出信號的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲以及圖示化顯示等功能。其中測試后數(shù)據(jù)結(jié)果表明:在一定范圍內(nèi),太赫茲源輻射功率越強,界面顯示的電壓越大。從而達到論文預(yù)期目標。3、對太赫茲能量計進行了較為深入的研究,設(shè)計了太赫茲能量計前置放大電路,從理論上分析了元件參數(shù)選擇依據(jù);搭建了太赫茲能量計測試平臺并對所研制太赫茲能量計進行了測試。測試結(jié)果表明,本論文所研制太赫茲能量計能成功實現(xiàn)對脈沖太赫茲輻射的能量探測,其響應(yīng)率為V/J。
【關(guān)鍵詞】:太赫茲 熱釋電 FPGA 能量計
【學位授予單位】:電子科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:TN911.7
【目錄】:
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第一章 緒論10-18
- 1.1 太赫茲的簡介10
- 1.2 國內(nèi)外太赫茲探測器的研究進展10-12
- 1.3 太赫茲探測器的研究意義12-17
- 1.3.1 信息安全12-13
- 1.3.2 反恐13
- 1.3.3 無損檢測13-14
- 1.3.4 軍事領(lǐng)域14-15
- 1.3.5 食品安全15-16
- 1.3.6 生物醫(yī)學16-17
- 1.4 本論文研究的研究意義17
- 1.5 論文的主要工作及內(nèi)容安排17-18
- 第二章 太赫茲探測技術(shù)相關(guān)原理18-21
- 2.1 太赫茲探測技術(shù)原理18-19
- 2.2 熱釋電太赫茲探測器工作原理19-20
- 2.3 噪聲等效功率20
- 2.4 本章小結(jié)20-21
- 第三章 太赫茲探測器的性能測試研究21-27
- 3.1 太赫茲能量響應(yīng)電路設(shè)計21-23
- 3.1.1 前置放大電路21-22
- 3.1.2 脈沖響應(yīng)理論分析22-23
- 3.1.3 前置放大器參數(shù)選擇23
- 3.2 太赫茲能量響應(yīng)測試23-26
- 3.2.1 測試平臺搭建23-24
- 3.2.2 測試結(jié)果及討論24-26
- 3.3 本章小結(jié)26-27
- 第四章 太赫茲線列探測器后端電路設(shè)計27-54
- 4.1 線列探測器27-28
- 4.2 模擬放大28-29
- 4.3 ADC模塊設(shè)計29-33
- 4.4 控制芯片F(xiàn)PGA(Field-Programmable Gate Array)33-38
- 4.4.1 FPGA芯片的電路功能33-34
- 4.4.2 FPGA芯片選擇34
- 4.4.3 FPGA的配置34-38
- 4.5 其他模塊設(shè)計38-42
- 4.5.1 顯示模塊38-39
- 4.5.2 串口通信電路39-40
- 4.5.3 供電模塊40-41
- 4.5.4 復(fù)位電路41-42
- 4.5.5 晶振電路42
- 4.6 實際硬件設(shè)計過程所遇問題及解決42-47
- 4.6.1 信號完整性(SI)分析42-44
- 4.6.2 PCB走線仿真44-47
- 4.7 FPGA端軟件設(shè)計47-50
- 4.7.1 開發(fā)軟件的選用47-48
- 4.7.2 ADC模塊控制程序和串口數(shù)據(jù)處理程序48-49
- 4.7.3 LCD驅(qū)動程序設(shè)計49-50
- 4.8 電腦端軟件設(shè)計50-53
- 4.9 噪聲分析53
- 4.10 本章小結(jié)53-54
- 第五章 結(jié)論與展望54-55
- 5.1 結(jié)論54
- 5.2 展望54-55
- 致謝55-56
- 參考文獻56-59
- 碩士期間取得的成果59-60
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