本文關(guān)鍵詞：彈光調(diào)制雙閉環(huán)穩(wěn)定與控制技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 彈光調(diào)制器 頻率漂移 頻率自動(dòng)跟蹤 電壓自動(dòng)調(diào)節(jié) FPGA

【摘要】：隨著科技飛速發(fā)展,在國防安全、空氣檢測、太空探索、生物工程等高精尖領(lǐng)域,光譜測量愈發(fā)受到重視�，F(xiàn)有的各種用于光譜測量的光譜儀中,以彈光調(diào)制干涉具為核心的彈光調(diào)制傅里葉變換光譜儀因工作頻率高、適用光譜波段廣、反應(yīng)靈敏精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)使其優(yōu)勢顯著應(yīng)用空間廣闊。彈光調(diào)制器工作狀態(tài)無法長時(shí)間穩(wěn)定,調(diào)制效果受自身熱效應(yīng)及環(huán)境限制嚴(yán)重。因此如何克服彈光調(diào)制器工作不穩(wěn)定的問題,對其進(jìn)行方便準(zhǔn)確的控制,保證其調(diào)制效果的穩(wěn)定并能根據(jù)需求使其輸出需要的調(diào)制光程差是彈光調(diào)制傅里葉變換光譜儀的發(fā)展必須跨過的難關(guān)。本文首先分析彈光調(diào)制器的構(gòu)成及工作原理,建立彈光晶體的動(dòng)態(tài)模型對其工作過程中的熱耗散引發(fā)的頻率漂移進(jìn)行分析,利用得到的諧振頻率與相位差關(guān)系以及頻率漂移對光程差調(diào)制效果的影響為基礎(chǔ),對彈光調(diào)制雙閉環(huán)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。其次以FPGA為控制核心進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),分別由反饋采集及轉(zhuǎn)換、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)、A/D反饋、光程差檢測、DA轉(zhuǎn)換等模塊構(gòu)成。并實(shí)現(xiàn)了以DDS信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)和數(shù)字鑒相器的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的頻率控制閉環(huán)環(huán)路程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)頻率制動(dòng)跟蹤的功能,以及用于光程差調(diào)制效果反饋的光程差檢測程序的設(shè)計(jì),進(jìn)行光程差調(diào)制效果補(bǔ)償?shù)碾妷嚎刂崎]環(huán)環(huán)路系統(tǒng)和對驅(qū)動(dòng)電壓監(jiān)測的A/D反饋控制程序的設(shè)計(jì),還有為采集到的干涉信號進(jìn)行光譜復(fù)原而進(jìn)行波長定標(biāo)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)。從而完成對彈光調(diào)制器穩(wěn)定工作和輸出需要的調(diào)制光程差的控制,而且為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理與光譜反演做準(zhǔn)備。最后對系統(tǒng)的各個(gè)組成模塊進(jìn)行了測試,并搭建了彈光調(diào)制穩(wěn)定與控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺和PEM-FTS綜合測試實(shí)驗(yàn)平臺,對整個(gè)系統(tǒng)的工作效果進(jìn)行測試,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)制效果在大光程差調(diào)制狀態(tài)下的長時(shí)間穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：彈光調(diào)制器 頻率漂移 頻率自動(dòng)跟蹤 電壓自動(dòng)調(diào)節(jié) FPGA
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH744.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題選題背景和研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 彈光調(diào)制器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 彈光調(diào)制傅里葉變換光譜儀及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題來源、目的、主要研究內(nèi)容14-16
• 2 彈光調(diào)制干涉儀特性及穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16-24
• 2.1 彈光調(diào)制干涉儀的組成及原理16-17
• 2.2 彈光調(diào)制器動(dòng)態(tài)模型及頻率漂移17-20
• 2.2.1 PEM諧振的意義及溫度對它的影響17
• 2.2.2 PEM動(dòng)態(tài)模型的分析17-20
• 2.3 彈光調(diào)制的雙閉環(huán)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 3 彈光調(diào)制雙閉環(huán)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)24-40
• 3.1 PEM雙閉環(huán)穩(wěn)定控制系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì)24-25
• 3.2 電源電路設(shè)計(jì)25-26
• 3.3 調(diào)制光程差檢測電路的設(shè)計(jì)26-28
• 3.3.1 高速比較器的芯片選型26-28
• 3.3.2 光程差檢測電路的設(shè)計(jì)28
• 3.4 電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)28-32
• 3.4.1 基準(zhǔn)電壓電路的設(shè)計(jì)29
• 3.4.2 數(shù)字電位器和放大電路的設(shè)計(jì)29-31
• 3.4.3 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)31-32
• 3.5 反饋采集與波形轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)32-33
• 3.6 D/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)33-34
• 3.7 FPGA外圍電路的設(shè)計(jì)34-37
• 3.7.1 FPGA的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)34-35
• 3.7.2 FPGA的下載配置設(shè)計(jì)35-36
• 3.7.3 雙FPGA通信電路的設(shè)計(jì)36-37
• 3.8 PCB及電路板37-38
• 3.9 本章小結(jié)38-40
• 4 彈光調(diào)制雙閉環(huán)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)40-58
• 4.1 基于FPGA的頻率控制閉環(huán)環(huán)路程序設(shè)計(jì)40-47
• 4.1.1 基于DDS的信號發(fā)生技術(shù)的設(shè)計(jì)41-42
• 4.1.2 DDS中FPGA的存儲器IP核與PLL核42-44
• 4.1.3 改進(jìn)型的DDS的信號發(fā)生技術(shù)的設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.4 數(shù)字鑒相器與相位差比較算法的設(shè)計(jì)45-46
• 4.1.5 頻率控制閉環(huán)環(huán)路的軟件程序設(shè)計(jì)46-47
• 4.2 光程差檢測程序的設(shè)計(jì)47-51
• 4.2.1 光程差檢測的算法設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.2 光程差檢測中用到的IP核48-50
• 4.2.3 光程差檢測的軟件程序50-51
• 4.3 基于FPGA的電壓控制閉環(huán)環(huán)路程序的設(shè)計(jì)51-52
• 4.4 基于SPI的A/D反饋控制程序的設(shè)計(jì)52-54
• 4.5 雙FPGA數(shù)據(jù)通信程序的設(shè)計(jì)54-57
• 4.5.1 FPGA串行發(fā)送程序的設(shè)計(jì)54-56
• 4.5.2 FPGA串行接收程序的設(shè)計(jì)56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析58-72
• 5.1 彈光調(diào)制頻率控制閉環(huán)環(huán)路測試58-62
• 5.1.1 基于DDS的信號發(fā)生器的測試58-59
• 5.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字鑒相器的測試59-60
• 5.1.3 頻率控制閉環(huán)環(huán)路系統(tǒng)綜合測試60-62
• 5.2 光程差檢測測試62-63
• 5.3 電壓控制閉環(huán)環(huán)路與A/D反饋系統(tǒng)的測試63-65
• 5.4 雙FPGA數(shù)據(jù)傳輸測試65-66
• 5.5 彈光調(diào)制雙閉環(huán)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)綜合調(diào)試66-69
• 5.6 PEM-FTS系統(tǒng)綜合調(diào)試69-71
• 5.7 本章小結(jié)71-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及專利78-79
• 致謝79-80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳光威;安永泉;王志斌;陳友華;張敏娟;王國梁;楊曉;;彈光調(diào)制的頻率自跟蹤技術(shù)[J];光電工程;2015年10期

2 張敏娟;王志斌;李曉;李晉華;王艷超;;彈光調(diào)制干涉圖最大光程差的穩(wěn)定性及檢測技術(shù)研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2015年05期

3 王國梁;李曉;王志斌;王艷超;黃艷飛;;彈光調(diào)制高壓諧振電路設(shè)計(jì)[J];激光與紅外;2014年06期

4 陳友華;王召巴;王志斌;王艷超;李永帥;張宇寒;;彈光調(diào)制傅里葉變換光譜技術(shù)研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年06期

5 魏海潮;李曉;王志斌;趙冬娥;陳媛媛;;彈光調(diào)制干涉具共振熱動(dòng)態(tài)模型的分析與研究[J];激光與紅外;2013年04期

6 張瑞;王志斌;趙冬娥;陳友華;高婷婷;黃艷飛;;雙光彈差頻調(diào)制型偏振光譜測量技術(shù)[J];光電工程;2013年04期

7 王志斌;張瑞;趙冬娥;陳友華;魏海潮;;光彈調(diào)制差頻偏振測量及誤差分析[J];光學(xué)精密工程;2013年04期

8 陳友華;張記龍;王艷超;魏海潮;王志斌;張瑞;王立福;;基于鈮酸鋰壓電彈光雙效應(yīng)的單晶體彈光調(diào)制器[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年11期

9 馬靜;王志斌;陳友華;;彈光晶體頻率溫度系數(shù)對彈光調(diào)制系統(tǒng)的影響[J];半導(dǎo)體光電;2012年03期

10 景寧;王志斌;張記龍;陳媛媛;;彈光調(diào)制非線性光程差干涉信號的快速反演[J];激光技術(shù);2012年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王艷超;彈光調(diào)制傅里葉變換光譜儀穩(wěn)定性研究[D];中北大學(xué);2014年

，

本文編號：861124