| 【中文题名】 | 激光光谱探测中快速傅里叶变换的FPGA实现 |
| 【英文题名】 | The Realization of Fast Fourier Transform Based on FPGA in Laser Spectrum Detection |
| 【学科专业】 | 精密仪器及机械 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-15 |
| 【中关键词】 | 光谱探测,现场可编程门阵列,CCD相机,快速傅里叶变换,, |
| 【英关键词】 | spectrum detection,FPGA,CCD camera,Fast Fourier Transform, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>光检测技术> |
| 【论文摘要】 |
激光光谱探测是激光侦查、激光告警、污染物检测等领域中采用的重要技术。通过对来袭激光的光谱特征进行识别,可以为光电对抗提供依据。本文在分析和研究现有激光光谱探测技术的基础上,提出了通过非扫描M-Z干涉法来获取激光信号的相干图,并对该图进行快速傅立叶变换,从而实时获得激光光谱的技术。
在研究中,由M-Z干涉具形成的激光干涉条纹经CCD相机转换后以时间序列依次输出电信号,该时间序列的快速傅立叶变换用FPGA实现。论文依据告警系统响应时间和信噪比的要求,确定了探测器阵列的结构类型和有关参数;设计了CCD相机和FPGA的接口电路;编写了数据传输和存储模块。
在快速傅立叶变换的实现上,首先确定了采用基2按时间抽取的方法作为实现算法;应用型号为XC3S400的FPGA芯片,依靠ISE8.1软件开发平台,用硬件语言编写了精度为10位,序列长度为512点的快速傅里叶变换程序,并将所有程序成功下载到FPGA的配置芯片中。
此外,论文还设计了显示、电压转换、FPGA配置电路。最后,对设计的快速傅里叶变换模块进行了测试,将FPGA运算结果与理论计算结果进行了比较,结果表明FPGA计算结果达到应有的精... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-8 |
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1 引言 |
8-16 |
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1.1 选题的背景、目的和意义 |
8 |
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1.2 光告警相关技术的国内外研究、发展现状 |
8-12 |
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1.3 利用FPGA实现激光光谱获取的优势 |
12-14 |
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1.4 主要研究内容、课题来源及主要技术指标 |
14-16 |
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2 激光光谱快速获取的技术方案 |
16-25 |
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2.1 光谱探测装置及依据 |
16-18 |
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2.2 数据传输部分方案分析 |
18-20 |
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2.3 激光频谱获取的算法选择 |
20-23 |
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2.4 FPGA的任务分析和器件选择 |
23-24 |
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2.5 本章小结 |
24-25 |
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3 CCD相机与FPGA的接口和数据采集模块设计 |
25-36 |
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3.1 CCD相机的概述 |
25 |
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3.2 CCD相机的基本特性参数及相机的选取 |
25-27 |
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3.3 CCD探测短脉冲激光的可行性分析及相机型号的选择 |
27-31 |
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3.4 驱动电路设计 |
31-33 |
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3.5 CCD相机到FPGA的数据传输 |
33-35 |
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3.6 本章小结 |
35-36 |
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4 基于FPGA的快速傅里叶变换模块的设计 |
36-51 |
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4.1 离散傅里叶变换及其快速算法 |
36 |
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4.2 基-2 形快速傅里叶变换的原理 |
36-38 |
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4.3 蝶形变换的原理与实现 |
38-40 |
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4.4 地址产生及控制单元的实现 |
40-48 |
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4.5 块浮点的原理和实现 |
48-49 |
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4.6 FFT运算模块组合 |
49-50 |
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4.7 激光光谱数据的输出 |
50 |
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4.8 本章小结 |
50-51 |
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5 外围电路设计 |
51-57 |
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5.1 结果显示部分电路设计 |
51-54 |
|
5.2 系统电源设计 |
54-55 |
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5.3 FPGA配置电路设计 |
55-56 |
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5.4 本章小结 |
56-57 |
|
6 设计测试及结果分析 |
57-60 |
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6.1 设计测试 |
57-59 |
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6.2 结果分析 |
59-60 |
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7 总结与展望 |
60-62 |
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7.1 全文总结 |
60 |
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7.2 问题及展望 |
60-62 |
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附录一 |
62-63 |
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附录二 |
63-64 |
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附录三 |
64-65 |
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参考文献 |
65-68 |
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致谢 |
68-69 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果 |
69 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.341807 |
