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傅里叶变换光谱测量的数据采集系统设计实现

作　者: 邢志彩
导　师: 王旭柱
学　校: 中国海洋大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 傅里叶变换光谱仪数据采集 LabWindows/CVI 数据分析
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 89次
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内容摘要

傅里叶变换光谱仪具有高通量、多通道、高分辨率、高波数精度等优点,是光谱分析的强有力工具,可用于宽光谱、复杂光谱或极弱光谱的测量。针对傅里叶变换光谱仪中动镜的移动控制,参考光对被测信号采样的定时脉冲的产生以及干涉图的数据采集这三个主方面的要求,本文设计实现了傅里叶变换光谱测量的数据采集系统。本文的总体设计思想为:两路光源发出的光经过干涉仪变成参考干涉图和被测干涉图,经光电检测电路将光信号转化成电信号,经光束折叠方法处理的参考信号经过零比较电路后,对被测信号在DSP数据采集系统中进行实时数据采集,并通过PCI转接卡,将采集到的信号传到计算机上,利用LabWindows/CVI对信号进行傅里叶变换,得到频谱图,进而实现了光谱分辨率的精确计算。本文详细给出了控制干涉仪中动镜移动的运动控制系统,干涉图接收处理的光电传感单元和过零比较电路,自行研制多通道DSP数据采集系统,利用虚拟仪器LabWindows/CVI软件编写的测控和数据采集系统以及实验结果。傅里叶变换光谱测量的数据采集系统的软硬件设计符合虚拟仪器的特点。自行研制的DSP数据采集系统是一种采用DSP作为CPU的主、从两级分布式高速、高精度的多通道模拟信号实时采集与处理系统。上位机软件的编写采用虚拟仪器LabWindows/CVI语言,它具有开发周期短、使用较灵活,功能性强大等特点,更适合FTS系统对干涉信号的采集、加窗、快速傅里叶变换等信号处理方法的需求,进而提高了测量系统干涉图的数据采集、分析和处理能力。本论文设计的傅里叶变换光谱测量的数据采集系统,数据传输准确,满足设计的要求,并且具有界面友好、可扩展的特性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-13
  1.1 课题背景及意义  10
  1.2 研究内容  10-11
  1.3 论文结构安排  11-13
2 系统设计的方案  13-20
  2.1 傅里叶变换光谱仪的原理  13-16
  2.2 系统设计的原理  16-17
  2.3 数据采集系统的设计方案  17-18
  2.4 本章小结  18-20
3 系统的硬件电路设计  20-35
  3.1 光电转换单元  20-21
  3.2 过零比较电路的设计  21-26
    3.2.1 过零检测技术  21-23
    3.2.2 过零比较电路的原理图简介  23-25
    3.2.3 过零比较电路的参数计算  25-26
  3.3 DSP 数据采集系统  26-32
    3.3.1 DSP 系统结构介绍  27-28
    3.3.2 DSP 数据采集系统的框架  28-29
    3.3.3 DSP 系统与计算机接口PCI9052  29-32
  3.4 运动控制系统  32-34
  3.5 本章小结  34-35
4 系统的软件设计  35-53
  4.1 LabWindows/CVI 软件的简介  35-37
    4.1.1 虚拟仪器技术  35-36
    4.1.2 LabWindows/CVI 软件的应用范围  36
    4.1.3 LabWindows/CVI 软件的特点  36-37
  4.2 DSP 数据采集程序设计  37-38
  4.3 上位机与第三方的通信  38-39
  4.4 上位机的程序设计  39-52
    4.4.1 运动控制系统的程序设计  39-44
    4.4.2 数据采集系统的程序设计  44-52
  4.5 本章小结  52-53
5 数据采集的结果  53-59
  5.1 数据采集结果分析  53-57
    5.1.1 数据的时域分析  54
    5.1.2 数据的频域分析  54-55
    5.1.3 计算FTS 的分辨率  55-56
    5.1.4 采样点数对FTS 分辨率的影响  56-57
  5.2 数据采集结论  57-58
  5.3 本章小结  58-59
6 总结与展望  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
个人简历  64
攻读硕士学位期间发表论文  64

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