發(fā)布時間：2021-10-21 14:04

　　光譜儀器是開展光譜學(xué)研究和分析物質(zhì)組成成分的重要裝置。伴隨著現(xiàn)代光譜學(xué)和電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展,光譜儀器已廣泛用于軍事偵察、宇宙探索、資源探測、環(huán)境保護等領(lǐng)域。在航空遙感、地質(zhì)勘探等使用空間受限以及需要現(xiàn)場實時檢測應(yīng)用場合,傳統(tǒng)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的光譜儀器將很難甚至不能使用。因此,小體積、嵌入式一體化光譜測量儀器的開發(fā)成為業(yè)界的研究熱點。本文在研究光柵分光、線陣CCD光譜測量、光譜信號濾波及光譜波長標(biāo)定技術(shù)的理論基礎(chǔ)上,采用平面光柵,結(jié)合凹面反射鏡設(shè)計對稱式Czerny-Turner光學(xué)結(jié)構(gòu),形成系統(tǒng)的小體積光機結(jié)構(gòu)。以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）技術(shù)為基礎(chǔ),采用硬件描述語言Verilog,在Quartus-II平臺上實現(xiàn)了線陣CCD TCD1304AP的驅(qū)動時序、光譜信息采集過程控制、光譜數(shù)據(jù)信息存儲與USB傳輸讀寫控制時序的功能仿真,并移植到EP4CE15F17C8 FPGA中。光譜數(shù)據(jù)采集單元選用內(nèi)部帶有采樣保持器的12位高分辨率A/D,滿足了CCD測量信號的量化需求,并簡化了外圍電路設(shè)計。文中設(shè)計了異步FIFO數(shù)據(jù)存儲單元協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)采集速度和USB總線的數(shù)據(jù)傳輸速度,解決兩個不同時鐘域... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 光譜測量系統(tǒng)的研究背景及意義
    1.2 光譜測量系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文所做的主要工作
第二章 光柵光譜測量系統(tǒng)相關(guān)理論研究
    2.1 光譜儀器種類
        2.1.1 基于工作原理的分類
        2.1.2 基于探測器的分類
    2.2 線陣CCD光譜測量原理
        2.2.1 CCD光譜測量的基本原理
        2.2.2 CCD的工作原理
        2.2.3 線陣CCD的性能指標(biāo)
    2.3 光譜測量系統(tǒng)波長定標(biāo)技術(shù)研究
        2.3.1 線性插值擬合的方法定標(biāo)
        2.3.2 高階多項式擬合定標(biāo)
第三章 便攜式光柵光譜測量系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.1 便攜式光柵光譜測量系統(tǒng)的框架
    3.2 光學(xué)分光單元設(shè)計
        3.2.1 光柵分光原理
        3.2.2 光譜測量系統(tǒng)的性能參數(shù)
        3.2.3 分光光路設(shè)計
    3.3 光譜采集和處理單元設(shè)計
        3.3.1 線陣CCD TCD1304AP
        3.3.2 CCD驅(qū)動電路設(shè)計
        3.3.3 模擬信號預(yù)處理電路設(shè)計
        3.3.4 A/D采樣電路設(shè)計
        3.3.5 USB數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計
        3.3.6 FPGA核心電路設(shè)計
    3.4 數(shù)據(jù)處理和顯示單元設(shè)計
        3.4.1 嵌入式信息處理中心硬件平臺設(shè)計
        3.4.2 顯示及觸摸屏電路設(shè)計
    3.5 供電電源電路設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第四章 光譜信號濾波方法的FPGA實現(xiàn)
    4.1 光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理
        4.1.1 FIR數(shù)字濾波器的算法原理
        4.1.2 FIR數(shù)字濾波器的線性相位條件
        4.1.3 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法
    4.2 FIR濾波算法的FPGA實現(xiàn)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 便攜式光柵光譜測量系統(tǒng)的軟件設(shè)計及調(diào)試
    5.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計
    5.2 基于FPGA的邏輯設(shè)計
        5.2.1 FPGA設(shè)計簡介
        5.2.2 CCD驅(qū)動時序設(shè)計
        5.2.3 A/D驅(qū)動控制軟件設(shè)計
        5.2.4 數(shù)據(jù)采集和存儲軟件設(shè)計
        5.2.5 USB數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計
    5.3 嵌入式信息處理中心軟件平臺設(shè)計
        5.3.1 嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā)簡介
        5.3.2 搭建嵌入式Linux開發(fā)平臺
        5.3.3 人機交互界面設(shè)計及實現(xiàn)
        5.3.4 軟件界面功能模塊的設(shè)計及實現(xiàn)
    5.4 光譜數(shù)據(jù)處理
        5.4.1 波長定標(biāo)
        5.4.2 光譜數(shù)據(jù)有效性處理
        5.4.3 光譜曲線的平滑
    5.5 調(diào)試及測量結(jié)果分析
        5.5.1 系統(tǒng)實現(xiàn)
        5.5.2 系統(tǒng)調(diào)試
        5.5.3 測量結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種在FPGA上實現(xiàn)的FIR濾波器的資源優(yōu)化算法[J]. 曲仕茹,彭紀(jì)昌.  電子設(shè)計工程. 2013(14)
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于FPGA的高速信號采集系統(tǒng)設(shè)計[D]. 甘定定.云南大學(xué) 2012
[3]基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)[D]. 劉福泉.北京郵電大學(xué) 2012
[4]基于Qt的嵌入式GUI的研究與實現(xiàn)[D]. 黃超.吉林大學(xué) 2011
[5]基于S3C2440平臺的Linux系統(tǒng)移植[D]. 楊星.北京交通大學(xué) 2011
[6]基于Qt的嵌入式Linux系統(tǒng)GUI的研究與實現(xiàn)[D]. 范朋.北京郵電大學(xué) 2011
[7]光柵數(shù)字信號采集技術(shù)研究[D]. 蔣連鳳.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2010
[8]基于線陣CCD的微型光譜儀的設(shè)計[D]. 余錢平.湖南大學(xué) 2010
[9]基于FPGA的微型光譜儀探測系統(tǒng)的研制[D]. 戴笠.湖南大學(xué) 2009
[10]光譜儀的數(shù)字化及其關(guān)鍵技術(shù)[D]. 郭士林.天津科技大學(xué) 2009



本文編號：3449128