【摘要】：時(shí)間分辨光譜實(shí)驗(yàn)是研究熒光動(dòng)力學(xué)重要手段,其實(shí)驗(yàn)中要求各設(shè)備的指令發(fā)送、信號采集等操作具有一致性與同步性,特別是對于調(diào)制的激光脈沖產(chǎn)生、持續(xù)及延時(shí)時(shí)間有較高要求,所以有必要對用于調(diào)制激光器等設(shè)備的多通道脈沖信號進(jìn)行時(shí)序匹配。因此在此背景下,本課題設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的四通道時(shí)序脈沖控制系統(tǒng)來配合時(shí)間分辨測量系統(tǒng)。首先針對輸出四通道脈沖的延遲、脈寬、頻率均可調(diào)的要求,提出了FPGA與可編程延遲芯片相結(jié)合的方案。先在FPGA上設(shè)計(jì)一種基于鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的雙環(huán)全數(shù)字時(shí)鐘源來提供200MHz的時(shí)鐘信號,再搭建脈沖粗延遲、精確延遲和串口通信等模塊,并用ModelSim進(jìn)行仿真驗(yàn)證其功能,最后完成了串口轉(zhuǎn)換芯片、電源和下載配置芯片等外圍電路設(shè)計(jì)。最終輸出四個(gè)通道脈沖信號,且延遲、頻率和脈寬都可調(diào),其中延遲時(shí)間的調(diào)節(jié)步長為1ns,脈沖寬度最小為5ns,頻率達(dá)到999999Hz即可。同時(shí)針對科研人員遠(yuǎn)程操作的需求,編寫了基于LabVIEW的脈沖時(shí)序上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)了對脈沖信號的參數(shù)配置、數(shù)據(jù)讀寫等功能。再次針對測量光譜中不可避免的基線漂移現(xiàn)象,提出動(dòng)態(tài)移動(dòng)最小二乘多項(xiàng)式平滑(DMSG)的光譜基線校正算法,并在模擬光譜與實(shí)際光譜中的驗(yàn)證。其中對于指數(shù)形基線、反曲線基線的模擬光譜,DMSG算法基線校正的均方誤差根RMSE分別為0.6661和0.4345,而LDMA算法基線校正分別為1.2291和2.5392。對實(shí)際光譜進(jìn)行基線校正,實(shí)驗(yàn)表明能夠有效地避免基線校正過度和基線校正不夠的情況,比LDMA算法取得更好的校正效果。最后對整機(jī)進(jìn)行測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,輸出脈沖信號達(dá)到上述指標(biāo)要求。使用整機(jī)測得摻Nd3+的YVO_4晶體樣品的時(shí)間分辨光譜與穩(wěn)態(tài)發(fā)射譜,并采用上述的DMSG算法對光譜進(jìn)行基線校正處理,通過對光譜的對比分析,區(qū)分樣品光譜中散射光與熒光成分,解決了晶體樣品質(zhì)量不好,光譜中有散射光干擾的問題。
【圖文】：

圖 3-5 環(huán)形振蕩器輸出頻率 FOSC與串長度關(guān)系曲線數(shù)分頻器由一個(gè)加法累加器即全加器構(gòu)成。帶符號累加寄存器的最切換在帶符號整數(shù) N 和它的補(bǔ)碼 N-M 之間的加法器的輸入，，也用形振蕩器串長度 L1和 L2之間的切換。

圖 3-10 各模塊邏輯單元比例圖1 所示為鎖定狀態(tài)即 FOUT=2MHz，F(xiàn)REF=3.12MHz 時(shí)測得的圖 3-11 可見，F(xiàn)OUT信號與 FREF信號是同步的，有一個(gè)等)的靜態(tài)相位誤差。
【學(xué)位授予單位】：廈門理工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH74

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊桂燕;李路;陳和;陳思穎;張寅超;郭磐;;基于廣義Whittaker平滑器的拉曼光譜基線校正方法[J];中國激光;2015年09期

2 高鵬飛;楊蕊;季江;郭漢明;瑚琦;莊松林;;拉曼光譜的局域動(dòng)態(tài)移動(dòng)平均全自動(dòng)基線校準(zhǔn)算法[J];光譜學(xué)與光譜分析;2015年05期

3 吳雯倩;;智能等精度計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)[J];電子世界;2014年08期

4 鄭曉慶;楊日杰;楊立永;趙軒坤;;多路輸出DC-DC電路設(shè)計(jì)[J];國外電子測量技術(shù);2012年09期

5 邱有剛;黃建國;李力;;基于FPGA數(shù)字延遲單元的實(shí)現(xiàn)和比較[J];電子測量技術(shù);2011年09期

6 張凱琳;蘇淑靖;劉利生;易春莉;鄭文強(qiáng);;基于FPGA的DDS多路信號源設(shè)計(jì)[J];電測與儀表;2011年03期

7 鄒爾寧;謝忠屏;;直接數(shù)字頻率合成低頻信號源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];自動(dòng)化儀表;2011年03期

8 杜娟;邱曉暉;趙陽;顏偉;繆飛;;基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與信號處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版);2010年03期

9 劉鵬;許可;;一種基于FPGA的高精度大動(dòng)態(tài)數(shù)字延遲單元的設(shè)計(jì)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2010年08期

10 林爽;楊風(fēng);;基于LabVIEW的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J];山西電子技術(shù);2009年03期

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1 徐龍飛;基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[D];中北大學(xué);2014年

2 黃燕;基于FPGA的DDS信號發(fā)生器的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2641864