基于CCD和FPGA的光栅位移测量系统

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基于光栅传感器位移测量的设计

基于光栅传感器位移测量的设计摘要随着科技的不断发展，位移测量在工业应用中起到了至关重要的作用。

本文介绍了一种基于光栅传感器的位移测量设计。

通过对光栅传感器的原理和特点进行介绍，设计了一种能够精准测量物体位移的系统方案。

通过采用光栅传感器的多通道输出和信号处理技术，实现了高分辨率和高精度的位移测量。

此外，本文还介绍了系统的硬件组成和软件流程，并通过实验验证了设计的可行性和准确性。

最后，本文对该设计的优点和不足进行了分析，并提出了进一步改进的建议。

1.引言位移测量在工业应用中具有重要的意义。

通过准确测量物体的位置和移动速度，可以实现对工业生产过程的控制和监测，提高生产效率和质量。

传统的位移测量方法有很多局限性，例如测量范围有限、精度不高等。

光栅传感器作为一种新型的位移测量技术，具有测量范围广、精度高、可靠性强等优点，逐渐成为位移测量领域的热门技术。

本文将介绍一种基于光栅传感器的位移测量设计。

2.光栅传感器的原理和特点光栅传感器是一种通过测量光路中的光学信号来进行位移测量的装置。

其原理是利用光源通过光栅产生干涉条纹，通过测量干涉条纹的变化来计算位移。

光栅传感器的特点包括：测量范围广、测量精度高、快速响应、线性度好等。

3.设计方案本文设计的光栅传感器位移测量系统采用了多通道输出和信号处理技术，从而实现了高分辨率和高精度的位移测量。

（1）硬件设计：系统由光源、光栅、光电二极管等组成。

光源通过光栅产生干涉条纹，通过光电二极管接收干涉光信号。

光栅的选取和光源的光强调整对位移测量的精度具有重要影响。

（2）软件流程：系统通过采集光电二极管输出的信号并进行数学处理，得到物体的位移结果。

信号处理算法包括傅里叶变换、滤波、幅度调整等。

4.实验验证为了验证设计的可行性和准确性，进行了一系列实验。

首先，测量了不同位移下光栅传感器的输出信号，并分析了信号变化规律。

然后，通过与激光干涉仪测得的位移进行对比，验证了系统的测量精度。

应用光栅刻线与CCD测量运动位移的研究

ｒｔｌｇａｅｃｌｃｅｌａｌｙＣＣＤ、ｅ，ｎｌｚｎｎｒｃｓｉｇｔｅｇａｉｇｒｔｃｅｉｇｏｌｃｅｙＣＣＤ，ｅｉｅｉｃｍａｅｃｎｂｏｌｔｄｃｅｒｂｅｙＴｈｎａａｙｉｇａｄｐｏｅｓｒｔｅｉｌｎｈｎｍａｅｃｌｔｄｂｅｗｅｃｌａｃｒｔｌａｃｌｔｅｍａｐｎｏｆｃｅｔｒｍｒｄｓｚｏｐｘｌ．ｍｐｒｅｆｒ —ｎ — ｆｔｒｔｇｒｔｌａｃｕａｅｙｃｌｕａｅｔｐｉｇｃｅｉｎｏｇｉｉｅｔｉｅｓＣｏａｅｔｏｅａｄａｔｗｏｇａｉｅｉｅｌｈｉｆｈｎｃ
ＷＡＮＧａｚ，ＬＩＨａ－Ｘｕｎ－ｅｉｈｕａ，ＹＡＮＧａｇｅＬｉｎ－ｎ
旦里
、
云一ｎｆｔｒＱｕｌｙＥｇｎｅｉ，ｂｉｎｖｓｆＴｃｎｌｇ，ｕａ３０８Ｃｉａ（ｂｉｙＬｂｏＭａｕｃｕｅａｉｎｉｅｒｇＨｕｅＵｉｒ砂ｏｅｈｏｏｙＷｈｎ４０６，ｈａ）ＨｕｅＫｅａｆｔｎｅｎ
ｔｄｖｎｗｏｋａｌｗｈｓｂｅｔｓｖｒｍａｌｏｉｒｃｅｏｉｎａｏ．ｉｔ，ｄｓｔｅｏｔａｐｔｎｉｇａｉｇｏｒｅｒｔｅｏｅｏｊｃｉｅｓｌｆｒｇｐｅｉｒｔｔｎＦｒｌａｊｔｈｐｉｌａｕｔｔｉｂｙｈｈｓｅｉｓｙｕｃｈｌｒｎ
ｉｒｕｈｓｉｅｅｃｆｔｗｏｉｇｓｈｉａｅｎｆｔｒｔｂｅｃｎｂｕｔｅａｃｌｔｄｂｈｆｕｅｏｔｔｅｐａｅｄｆｒｎｅｏｅｔｍａｅ．Ｔｅｄｓｌｃｍｅｔｏｅｗｏｋａｌａｅｆｒｈｒｃｌｕａｅｙｔｅｇｈｈｐｈ

基才单片机和FPGA的位移测量装置的设计

的数据经处理单元处理后在ＬＤ上显示测得的位移量。Ｃ
在系统时钟频率和相位累加器位数一定的情况下，出输波形频率由频率控制字决定。Ｍ为所设计的相位累加器的设
位数。为频率控制字，ＤＳ系统输出信号的频率为 Ⅳ 则Ｄ
号．量信号幅值或有效值再进行数据处理，可得到相应测便的位移值。对于有效值的检测，选用真有效值测量芯片Ａ６７实现。平均电容Ｃ设定平均时间常数，决定低频准Ｄ３并确度，输出纹波大小和稳定时间。信号经放大后输入到Ａ６７进行有效值检波．两电位器分别进行调零和调幅，Ｄ３以
５生叫差信奄卜分放大电－路卜
差
放大、整流、滤
物理测量和自动控制等ｌ１于其测量精度不高，往满足不１。由往
了社会需求，限制了传感器的应用。因此，里设计了一套也这基于单片机和ＦＧ的位移测量装置。够实现较高的精度ＰＡ能
ＤｅｉｎｆｄｓｌｃｍｅｅｓｒｎｖｃａｅｏＣＵｎｄＦＰＧＡｓｇｏｉｐａｅｎｔｍａｕｉｇｄｅｉｅｂｓｄｎＭａ
ＹＡＮＧｉｇＥＢｎ，ＰＮＧｉｅＬ — ｎ，ＷＡＮＧｉｇｑ，ＸＡｎｌｇＴｎ－ｉＩＭｉ－ｉ

光栅式位移传感器构成的测控系统硬件电路设计

光栅式位移传感器构成的测控系统硬件电路设计一、硬件电路结构设计1.传感器接口设计光栅式位移传感器通常采用模拟输出或数字输出方式。

对于模拟输出的传感器，可以通过模数转换器(ADC)将其输出信号转换为数字信号，然后再输出给控制器进行处理。

而对于数字输出的传感器，则可以直接与控制器相连。

2.信号放大与滤波设计光栅式位移传感器输出的信号通常较小，需要经过放大电路放大后才能被控制器接收到。

在设计信号放大电路时，需要考虑到传感器输出信号的幅值范围，选择合适的放大倍数。

同时，为了保证测量精度，还需要考虑信号的噪声与干扰，设计合适的滤波电路来滤除干扰信号。

3.电源供应设计测控系统的硬件电路需要提供稳定可靠的电源供应。

对于光栅式位移传感器，通常需要提供较低的电源电压，以减少对传感器的电磁干扰。

另外，为了防止电源波动对测量结果的影响，还需要设计合适的电源滤波电路。

4.数据处理与传输设计在测控系统中，硬件电路需要设计相应的数据处理与传输电路。

对于模拟输出的传感器，数据处理电路通常包括模数转换器和数据处理芯片，用于将模拟信号转换为数字信号并进行处理；对于数字输出的传感器，则可以直接使用数字输入输出接口进行数据传输。

二、硬件电路参数选择1.传感器参数选择在设计测控系统的硬件电路时，需要根据实际需求选择合适的光栅式位移传感器。

传感器的参数选择包括分辨率、灵敏度、工作范围等。

分辨率指的是传感器能够测量的最小位移变化量，是衡量传感器测量精度的重要指标；灵敏度指的是传感器输出值随位移变化的速率，是衡量传感器灵敏度的指标；工作范围指的是传感器能够正常工作的位移范围。

2.放大电路参数选择放大电路的参数选择需要根据测量信号的幅值范围和噪声水平来决定。

信号放大倍数的选择需要考虑到测量信号的幅值范围以及控制器的输入电压范围，一般选择合适的放大倍数以保证信号的有效性和控制器的工作范围。

滤波电路的参数选择需要根据测量信号的频率特性和干扰信号的特性来决定，一般采用低通滤波器来滤除高频噪声。

基于CMOS图像光栅传感器的位移测量系统的实现

ｐｏｏｅｌｔｅｅｔＭｏｒｒｇｎｕｄｉｉｅｓｇａ．Ｔｈｓｐｐｅｎｒｄｃｄｔｅｄｓｇｆｃｒｕｔａｄｔｅｈｒｗａｅａｄｓｆｒｅｏｉｇｅ— ｉｈｔｃｌｏｄｔｃｉ６ｆｉｅａｄｓｂｖｄｉｎ１ｎｊａｒｉｔｏｕｅｈｅｉｎｏｉｃｉｎｈａｄｒｎｏｔｗａｆＳｎｌＣｈｐ
２１００年
第５期
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＬＧＹＩＦＲＣＥＣＥＨＯＯＯＭＡＴＯＮＩＮ
Ｏ机械与电子Ｏ
科技信｜Ｉ
基于ＣＭｏＳ位移测
杨军平吴欣慧秦长海
器的
安阳４５０）５００
ｆ阳工学院电子信息与电气工程系河南安
【关键词】ＣＭＯＳ图像传感器；光栅传感器；测量
ＴｅＤｅｉｎｏｓｃｍｅｔＭｅｓｒｍｅｔｙｔｍｓｄｏＭ０ＳＩｇｅｓｒａｉｇＳｎｏｓｈｓｆ＃ａｅｎａｕｅｎｓｅＢａｅｎＣｇＤｉＳｍａｅＳｎｏｓｉＧｒｔｅｓｒｎｎＹＮＧＪｎｐｎｗｕＸｉ－ｕＱＩＣｈｎ－ｍＡｕ－ｉｇｎｈｉＮａｇｈ
ｓｎｏｓｅｓｒ．Ｔｈｏｔｉｓｏｉｐａｅｎｒｏｖ￣ｅｏｅｅｔｃｓｇａｙｇａｉｇｓｎｏｓｔｒｕｈｐｏｏ— ｌｃｒｏｖｒｉｎｅＧｅｍｅｒｅｆｄｓｌｃｍｅｔａｅｃｎｅｄｔｌｃｒｉｎｌｂｔｎｅｓｒｈｏｇｈｔｅｅｔｃｎｅｏ．锄ｌｓｓｇａｓｓｎｏｉｒｏｓｉｉｌｉｅｔｅｅｔｆｄｓｌｃｍｎｓｎｃｓｒｉｃｅｔｃｒｓａｃｎｎｕｔＡｒｓｎ，ｈｉａｓｂｒｔｇＡｓｒｃ］ｈｒｃｓｎｍｅｓｒｍｎｉａｅｅｔｉｅｅｓｙｎｓｉｉｅｅｒｈａｄｉｄｓｉｏｐａｎｆｉ￣．ｔｐｅｅｔｔｅｍａｗｙｉｙｇａｉｎｎ

基于线阵CCD的位移监测系统的设计与实现

（南大学电气与信息工程学院，南长沙湖湖４０８）１０２
摘要：绍了一个基于线性ＣＤ的位移监测系统。系统采用线性ＣＤ作为采集终端，Ｃ０１４０为核心控制器，介ＣＣ以８５Ｆ１
（ｏｌｅｏｌｃｒａａｄＩｆｒｔｎＥｇｎｅｉｇＨｎｎＵｉｅｓｙＣａｇｈ１０２，ｈｎ）Ｃｌｇｆｅｔｃｌｎｎｏｍａｉｎｉｅｒ，ｕａｎｖｒｉ，ｈｎｓａ４０８ＣｉａｅＥｉｏｎｔ
ＡｂｔａｔＴｉａｅｎｒｄｃｄａｄｓｌｃｍｅｔｍｏｉｒｇｓｓｍａｅｎｌｅｒＣＣＴｅｄｓｒｕｅｙｔｍｓｄｌｅｒｓｒｃ：ｈｓｐｐｒｉｔｏｕｅｉｐａｅｎｎｔｉｙｔｂｓｄｏｉａＤ．ｈｉｉｔｄｓｓｅｕｅｉａｏｎｅｎｔｂｎＣＣｓｃｌｃｉｎｔｒｎｌＣ０４０ａｏｅｃｎｒｌｒａｄＲＳ一４５ｎｔｏｋｔｏｎｃｎｔｒｎｑｉｍｅｔａｄｔｅｈｓ，ｎＤａｏｌｔｅｍｉａ，８５１ｓｃｒｏｔｏｌ，ｎｅｏ１Ｆｅ８ｅｗｒｏｃｎｅｔｍｏｉｉｇｅｕｐｎｎｈｏｔｉ－ｏｃｕｉｇｆｎｔｎｉｅｄｔｏｌｃｉｎ，ｉｎｒｃｓｉｇ，ａａｃｍｍｕｉａｉｎ，ｎｕｎｃｍｐｔｒｉｔｒｃｉｎ．ｔｉｅｓｏｕｅｌｄｎｕｃｉｓｌａａｃｌｔｏｋｅｏｓｇａｐｏｅｓｎｄｔｏｌｎｃｔｓａｄｈｍａ —ｏｕｅｎｅａｔｏｏＩｓａｙｔｓ，

基于CCD与FPGA的全自动电脑验光仪图像系统设计

中图分类号：Ｔ５文献标识码：ＡＢ１
ＡｐｐｌｃｔｏｎｏｆＣＣＤｎｄｉａｉａＦＰＧＡｍａｙｓｅｉｇｅｓｔｍｉｕｔｅｒｃｏｍｅｅｎａｏｒｆａｔｔｒ
ＣｕｉａｆｉＬｉｎｇｅ
（ｔａＩｓｒｍｅｔａｔｒｒｉｅｓｙｏｈｎ，ａｕｎｈｎｉ，３０１ＯｐｉｌｎｙｕｎｃｙＮｏｔＵｎｖｒｔｆｉａＴｉａ，Ｓａｘ００５）ｃＦｏｈｉＣｙｎ
为客观式验光仪口。随着现代技术的发展，验光仪
中应用了偏振光、空间频率滤光、双目光学、红外成像转换等技术，以及用微机控制、打印，用电视荧光屏显示等，制成各种主观、客观、主客观结合的自动、半自动验光仪，使验光仪在验光工作中得
２全自动电脑验光仪图像采集与处理
到广泛的应用。目前国内以客观式验光仪居多。本文介绍的是全自动客观电脑验光仪，国内生产的全自动电脑验光仪在测量精度和准确度方面和
ｉｇｏｌｃｉｎａｄｉｇｒｃｓｎｓｍ，ｍａｅｃｌｔｎｅｏｍａｅｐｏｅｓｇｓｔｉｙｅＣＣＤｅｄｅｐｒｎｉｇｆｙｒｕｄｔａａｈｒｄ，ｓｗｉＦＧＡｓｎｓｈｅｓｔｏｍａｅｏｅｅｇｏｎｔｔｅｅｉｈｇ出ＰＦＧＡａｓｔｒｕｈｔｅｐｗｅｆｌａｄｉｇｆｒｄｇｔｌｉｇｆｔｉｓｅａｉｔ，ｏｓｙａｅｉａｅｉａａｙｅｉＰｐｓｈｏｇｈｏｒｎｌｉｉｍａｅｏｓｎｉｂｌＣｒｓ—ｅｅｂｓｇｎｌｓｄ，ｓｕｈｎｏａｉｄｉｙｍｓ

基于FPGA的光栅位移检测系统设计

４系统总体方案设计
Ｘ
光栅传感器将位移信息转换为电信号，经核心控制器图２位移与光强、输出电压的关系
法是在相隔Ｂ４条纹间的位置上安装两支光敏元件１和２／，
ＦＧ处理，实现电信号的数字化，再通过ＵＢ接口电路ＰＡＳ将采集到的光栅传感器位移数据上传计算机完成测量任务。根据要求，该测量系统应由光栅传感器、信号处理与控制以及通信接口电路三部分组成。其基本组成框图如图
议，自动完成标准的ＵＢ枚举配置过程，通用ＷｉｏｓＳｎｗ驱ｄ动程序提供设备级接口，通过ＤＬ提供ＡＩ用层接口。ＬＰ应通用的本地８位数据总线，４线控制，支持５电源电压Ｖ和３３电源电压，支持低功耗模式。自带ＷＤ驱动程序．ＶＭ和ＤＬ动态链接库｜。Ｌ５］
光栅位移检测是采用光栅莫尔条纹和光电转换技术原
，
亮
，
直至最亮
” ‘
。
，
又从最亮经渐亮到渐暗
，
再到最暗的渐变
过程
理
把被测的机床刀具微位移量转换成数字电信息量输
通用的光栅位移检测系统
一
通过实验可
出
。
，

基于FPGA的光栅位移检测技术研究的开题报告

基于FPGA的光栅位移检测技术研究的开题报告一、研究背景在工程领域中，光栅位移检测技术经常被应用于高精度位置检测、振动采样等领域。

光栅器件以其高分辨率、高精度、高灵敏度的优势，成为当前位移测量技术的重要代表之一，其在精密测量、生产制造、生命科学等领域具有广泛的应用。

而随着科技的不断进步，如何提高测量精度、降低成本是当前面临的主要问题，此时FPGA芯片的应用将显得尤为重要。

二、研究目的本研究旨在针对目前光栅位移检测技术存在的一些问题，通过FPGA芯片的优势，探索一种基于FPGA的光栅位移检测技术，旨在提高位移测量的精度，并降低成本。

三、研究内容1. 通过对传统光栅位移检测技术的研究，分析其存在的问题；2. 探索基于FPGA的光栅位移检测技术，并进行理论分析及实验验证；3. 对比传统光栅位移检测技术和基于FPGA的光栅位移检测技术的特点及优劣，并分析不同应用场景下的适用性；4. 进一步优化基于FPGA的光栅位移检测技术，提高测量精度及增强其在实际应用中的可靠性。

四、研究方法1. 理论研究法：综合国内外最新的文献资料，对光栅位移测量中涉及到的基础理论进行深入研究；2. 实验研究法：通过构建基于FPGA的光栅位移检测系统，对样品进行实验验证。

五、预期成果1. 提出一种基于FPGA的光栅位移检测技术，提高位移测量的精度以及实际应用的可靠性；2. 通过实验验证，证明该技术的可行性；3. 对比不同位移检测技术的优劣，分析不同应用场景下的适用性。

六、研究意义此次研究的成果将有助于推动光栅位移检测技术的进一步发展，提高测量精度，降低成本；同时，探索FPGA在光栅位移检测技术中的应用，有助于扩展FPGA芯片的应用范围，推动FPGA技术的发展。

【论文】基于CCD传感器的位移测量系统的设计

摘要近年来随着CCD 技术的不断完善和提高,极大的提高了位移测量精度。

在精度要求非常高的的位移测量上起到了非常重要的作用，对高精度测量领域的研究有着重大的研究意义。

电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)已广泛用于各种非接触测量领域,如位移、振动、尺寸和形位误差测量,机器视觉、光纤光谱仪、微小角位移传感器、工业在线检测、生物医学等领域。

本论文介绍了CCD工作原理及其应用范围，提出基于CCD传感器的位移测量系统总体设计方案，CCD传感器位移测量系统由光学系统，驱动电路和数据采集系统组成。

详细地介绍了光学系统、CCD驱动电路、数据采集系统的工作原理和结构设计，并对系统的测量误差进行了分析。

关键词：线阵CCD，驱动电路，数据采集AbstractIn recent years, CCD technology has continuously be improved, it greatly improved the positioning accuracy. The high accuracy positioning of measurement plays a very important role in the high-precision measurement, have great significance in the field of high-precision measurements.Charge-coupled device (CCD) has been widely used in various non-contact measurement, such as displacement, vibration, relative position error measurement of size and shape, machine vision, fiber-optic spectrometer, small angular displacement sensor, industrial-line detection, biomedical and other fields.This paper introduces the working principle and application of CCD, Formulated a general scheme of CCD sensor measurement system, CCD displacement sensor measurement system consist of the optical system, drive circuit and data acquisition system. It introduces working principle and structure design of the optical system, CCD drive circuit, data acquisition system,.It analysis a systematic measurement errorKey words: linear array CCD, drive circuit, data acquisition目录第一章绪言 (1)1.1 电荷耦合器件的应用及其发展 (1)1.2CCD的特征参数 (2)1.3 当今工业生产对位移测量的要求 (3)1.4 国内外位移测量系统的发展现状 (4)1.5 国内外在工业生产中位移测量的主要方法 (5)1.6 本课题的研究目的和意义 (8)第二章 CCD传感器的位移测量系统的方案设计 (9)2.1CCD传感器的位移测量系统的总体要求 (9)2.2CCD传感器的位移测量系统的总体方案 (10)2.2.1 光源的选择 (11)2.2.2CCD的选择 (11)2.2.3 分频电路的挑选 (13)2.2.4 单片机的选择 (13)第三章 CCD激光位移传感器的硬件设计 (15)3.1 光学系统的设计 (15)3.2CCD驱动电路的设计 (15)3.2.1 线阵CCD143A (15)3.2.2 驱动电路的设计 (17)3.3 高速数据采集系统的设计 (19)第四章 CCD激光位移传感器的误差分析 (21)第五章总结与展望 (24)第六章技术经济分析 (26)参考文献 (29)致谢 (31)附录一 (32)附录二 (33)声明 (34)第一章绪言1.1 电荷耦合器件的应用及其发展电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)已广泛用于各种非接触测量领域,如位移、振动、尺寸和形位误差测量,机器视觉、光纤光谱仪、微小角位移传感器、工业在线检测、生物医学等领域,但在高速位移测量方面却没有获得突破。

基于单片机的光栅式位移测量仪的设计

指导教师（签名）：
教研室主任（签名）：
测控系统原理课程设计任务书
摘要
这次课程设计选用的题目为光栅式位移传感器，光栅式位移传感器是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，经常用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅式位移传感器在现代工业中的作用是十分巨大的，不仅进一步完善了代加工工业的精度，同时也提高了其工作效率。随着国内加工业、制造业等工业越来越成熟，对加工的精度要求也日益提高。因此，越来越多的企业选择在各种机床上安装光栅式位移传感器，例如：铣床、磨床、车床、线切割、电火花等。其工作环境相对来说并不很苛刻，操作也很简单。本设计用光栅位移传感器实现测量来自外部的不同的位移值并显示。具体应用 AT89C51 单片机为核心，光栅位移传感器对进行位移测量，同时以 LCD 液晶显示模块显示。检测的位移信号输出经滤波、放大、整形后，经四倍频电路处理送入单片机进行计数运算，最后送入 LCD 模块显示。
360 x) W
360 360 Ub＝U0＋UmSIN( x ＋90°) ＝U0＋UmCOS( x) W W
位移为矢量，有方向和大小，判向电路输出的加法和减法计数脉冲表示位移的方向和大小。设位移的距离为d，光栅传感器栅距为W，细分数为4，则计数脉 4
测控系统原理课程设计任务书
冲累积数为N，其表达式为（1）。 N＝
唐山学院测控系统原理课程设计
题栅式位移测量仪的设计机电工程系
指导教师

基于FPGA光栅位移测量系统的设计

Ｄ触发器能消除输入信号的尖脉冲影响，所以为了提高系统的抗干扰性能，选用经过
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・电子技术
基于ＦＰＧＡ光栅位移测量系统的设计
文／汤攀张厚武付惠茹
介绍一种基于ＦＰＧＡ光栅位移测量系统说明光栅信号细分和测量原理，运用最小二乘法，设
度慢，精度低等不足：谢敏提出使用一片
ＦＰＧＡ芯片完成细分、辨向计数等功能，提高了数据处理的实时性，但存在人机界面不友好
等不足。
参考点信号三组信号。ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴分别连接３路光栅传感器，光栅传感器输出的！路信号经过ＦＰＧＡ里的四
ＦＰＧＡ
● －－ —
单片机
计一个具有测量点、线、圆等功能的光栅测量系统，解决目前光
栅测量系统速度慢、实时性差、功能单一、界面不友好等问题通过Ｖｅｒｉ１ｏｇ实现该系统的辨向电路、计数电路等，并运用ＥＤＡ综合仿真软件进行仿真试验。试验表明：此系统简化仪器电路，降低仪器的成本，提高仪器可靠
针对目前光栅测量方案的不足，本文以ＦＰＧＡ为主芯片，采集光栅信号并对光栅进行
细分．运用ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ语言对ＦＰＧＡ进行硬
其进行计数，然后单片机通过读取ＦＰＧＡ中数字量，并通过运算，得出光栅移动的位置，最

基于FPGA高速光栅测距系统的实现

ｃｏｎｖｅｒｔｔｈｅｓｉｎｅｓｉｇｎａｌｗｈｉｃｈｉｓｆｒｏｍｔｈｅｍｏｉｒｅｆｒｉｎｇｅｓｉｎａｇｌｖｉａｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｉｃｒｓｅｎｓｏｒｔｏｔｈｅｏ￣ｈｏｇｏｎｌａｓｑｕａｒｅｓｉｇｎｌａｔｏＦＰＧＡｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄＦＰＧＡｄｅｌａｔｈｅｉｎｐｕｔｓｉｎａｇｌｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｏｕｒ￣ｅｑｕｅｎｃｙｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎｎｄａｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｕｎｔｉｎｇ
—
ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙｄｅｖｉｃｅ．
ｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｔｈｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｉｒｃｕｉｔｓｕｃｈａｓｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｃｉｒｃｕｉｔｔｏ
ＢａｓｅｄｏｎＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅＦＰＧＡ
ＸＩＡＨｏｎｇｙｅ．ＷＡＮＧＪｕｎｙａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

基于线阵CCD及FPGA的动态光谱数据采集与预处理的开题报告

基于线阵CCD及FPGA的动态光谱数据采集与预处理的开题报告1.研究背景随着现代科技的不断发展，光学技术在各个领域都有着广泛的应用，其中光谱分析技术作为一种重要的分析手段已经受到了广泛的关注。

基于线阵CCD和FPGA技术的光谱数据采集与预处理系统具有高速、高精度和实时性等优点，已经成为研究热点。

本课题将着重探究该系统的实现原理、关键技术和应用。

2.研究目的本课题的主要目的是开发基于线阵CCD及FPGA的动态光谱数据采集与预处理系统，旨在实现对不同光谱信号的高速、高精度采集和处理，为光谱分析提供可靠的数据支持。

同时，通过实际应用验证系统的性能，拓展其应用领域。

3.研究内容（1）基于线阵CCD的光谱数据采集技术研究。

（2）基于FPGA的光谱数据预处理技术研究。

（3）系统的硬件设计和软件编程。

（4）系统的性能测试和评估。

4.技术路线和方法本课题采用基于线阵CCD和FPGA的光谱数据采集和处理技术，将输入信号采集并通过数字信号处理进行预处理，最终将处理结果输出为数字信号。

具体实现过程包括：（1）光谱数据采集模块设计：通过下位机控制高速采集模块实现光谱数据的实时采集。

（2）数据预处理模块设计：使用FPGA进行数字信号处理，包括时域滤波、频域滤波、傅里叶变换等预处理功能。

（3）系统硬件设计：包括硬件电路设计和线路布局设计。

（4）软件编程：编写系统控制软件并进行测试。

5.预期成果（1）基于线阵CCD及FPGA的动态光谱数据采集与预处理系统。

（2）系统性能测试和评估报告。

（3）光谱分析实例应用报告。

6.研究意义本课题将开发一种高速、高精度的光谱数据采集和预处理系统，为光谱分析提供可靠的数据支持，并为相关技术的推广和应用提供重要的参考。

同时，该系统的推广与应用具有重要的社会和经济价值。

基于线阵CCD技术的实时空间位移测量系统

基于线阵CCD技术的实时空间位移测量系统
段丕轩;梁磊;朱本华;程尧
【期刊名称】《江汉大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(37)4
【摘要】介绍了利用线阵CCD技术实现的实时空间位移测量系统.系统具有抗干扰能力强、实时性能好和精度高的特点,能够满足风洞实时空间位移的测量要求.【总页数】4页(P19-21,25)
【作者】段丕轩;梁磊;朱本华;程尧
【作者单位】中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000;中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000;中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000;中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000
【正文语种】中文
【中图分类】TN386.5
【相关文献】
1.基于MEMS加速度传感器的线阵式长跨度连续位移测量系统设计与实现 [J], 毛良明;边静如
2.基于线阵CCD的智能微小位移测量系统设计 [J], 张立学
3.基于多线阵CCD的空间微位移测量系统 [J], 欧剑;赵欣
4.我国风洞试验关键技术实现新突破基于线阵CCD的高精度实时空间位移测量系统研制成功 [J],
5.基于线阵CCD的高精度实时空间位移测量系统系统成功 [J], 本刊讯
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０引言
率，即莫尔条纹的基频频率，在此忽略了输出信号中２次及以上谐波和噪声。如果光栅尺移动，尔条纹也相应的移动，ＣＤ输出的莫则Ｃ相邻的两帧数据具有一定的相位差，设相位差为 △ 则光栅移西，
ｔｅｍｏｒｎｅｐａｅｃａｇ，ｈｃｕａｉｎｏｈｓｈｇｓｔｅｇａｉｇｄｓｌｃｍｅｔａｕ．ｈａｅｅｃｂｄｔｅｄｒｖ ’ ｈｉｆｇｈｓｈｎｅｔｅａｃｍｌｔｆａｅｃａｅｗａｔｉｐａｅｎｌｅＴｅｐｐｒｓｒｅｅａｅｒｉｏｐｎｈｒｎｖｄｉｈｉ
关键词：光栅；ＣＦＧＦＣＤ；ＰＡ；丌中图分类号：Ｐ１Ｔ２６文献标识码：Ａ文章编号：０２—１４（０００００１０８１２１）５— １３—０３
ＧｒｔｎｇＤｉｐｌｃｍｅｅｓｒｍｅｓｅｓｄｎＣＣＤｎａｉｓａｅｎｔＭａｕｅｎｔＳｙｔｍＢａｅ０ａｄＦＰＧＡ
ＡＤｃｎｅｔ．ＰＡｐｏｅｓｒｃｅｔｄｔｅｉｎｅｄｒａｓａｓｄｃｒｅｕＦＴｔｓｒｒｃｓａｃｕｄｃｃｌｅ／ｏｖｒｒＦＧｒｃｓｃｐｅｒｆｇｉｔｉｌａｉｄｏｔＦａｆｍｐｏｅｓｈｔｏｌａｕｔｅｏａｈｍｏｅｒｉｌｇｎｎａｒｒｒｏｎｔｌａ
ＧｐｏｅｓｒＥｐｒｎｒｖｓｔａｈｙｔｍａｅｔｒａｔｉｔｒｅｅｃｂｌｙｌｗｅｕｒｍｅｔｆｒｔｅｇａｉｇｓａｕｉ，Ａｒｃｓｏ．ｘｅｍｅｔｐｅｈｔｔｅｓｓｅｈｂｔｎｉｎｅｆｒｎｅａｉｔ，ｏｒｑｉｉｏｓｅ－ｉｅｎｈｔｉｌｑａｔｏｒｎｎｇｌｙｔｅｈｇｅｕｄｖｓｎｎｍｂｒｈｇｅｙｔｍｎｅｒｔｎ，ｏｅｏｔａｄｓａｌｐｒｔｎｈｉｈｒｓｂｉｉｉｕｅ，ｉｈｒｓｓｅｉｔｇａｉｌｗｒｃｓ，ｔｂｅｏｅａｉ．ｏｏｎｏＫｅｒｓｇａｉｇ；ＣＤ；Ｐｙｗｏｄ：ｔｒｎＣＦＧＡ；ＦｒＦ
ＡｂｔａｔＴｉａｅｎｒｄｃｄｔｅｇａｉｇｄｓｌｃｍｅｔｍｅｓｒｍｅｔｔｃｎｌｇａｅｎＦＧＡａｄＣｓｒｃ：ｈｓｐｐｒｉｔｕｅｈｒｔｉｐａｅｎａｕｅｎｅｈｏｏｙｂｄｏＰｏｎｓｎＣＤ，ｄｓｔｕｎａｅｐａｒｔｉｐａｅｎａｕｅｎｙｔｍ．ｈｉａＣｃｌｔｄｔｅｇｔｉｆｇｎｅｔｔｅｍｏｒｆｎｅｓｇａｏｇａｉｇｄｓｌｃｍｅｔｍｅｓｒｍｅｔｓｓｅＴｅｌｅｒＣＤｏｌｃｅｈａｉｇｍｏｒｒｎｅａｄｓｎｈｉｒｇｉｎｌｔｎｎｅｒｎｅｉｅｉ
摘要：绍了一种基于ＣＤ和ＦＧ的光栅位移测量技术，立了光栅位移测量系统。系统由线阵ＣＤ采集光栅莫介ＣＰＡ建Ｃ
尔条纹，将检测到的莫尔条纹通过ＡＤ转换器输入ＦＧ／ＰＡ处理器，ＰＡ处理器对采集到的莫尔条纹信号进行处理，ＦＧ利用Ｆｒ变换求取信号相位的变化，Ｆ再根据相位的变化求出位移值。文中详细介绍了工作原理的推导过程、ＣＣＤ驱动控制、信号预处理以及Ｆ变换在ＦＧ中的设计实现。实验验证该系统抗干扰能力强，丌ＰＡ对光栅信号质量要求不高，能到达较高的细分数，并且系统集成度高，开发成本低，运行稳定。
ｔｎｐｏｅｓｏｅｗｏｋｐｎｉｌＣＣｒｉｇｃｎｒｌａｄｐｅｐｏｅｓｏｉａ，ｅｌａｈｅｉｆＦｒｔａｓｏｍｅＦ ‘ ｉｒｃｓｆｔｒｒｃｐｅ．Ｄｄｖｎｏｔｎｒ — ｒｃｓｆｇｌａｗｌｓｔｅｄｓｇｏＦｒｎｆｒｉｔＰｏｈｉｉｏｓｎｓｎｎｈ
ＣＨＡＮＧＬ，ＩｃｅｃｎｎｉｅｒｇＳｅｙｎｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙＳｅｙｎ１１８ＣｉａＳｈｏｆｒｔｎＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｉ，ｈｎａｇＵｉｅｓｙｏｃｎｌ，ｈｎａｇ１０７，ｈｎ）ｏＩｏｎｔＴｇ
２０正０１
仪表技术与传感器
ＩｔｕｍｅｔＴｅｈｑａｄＳｎｓｒｎｓｒｎｃｎｉｕｅｎｅｏ
２００１
Ｎｏ５．
第５期
基于ＣＣ和ＦＧＡ的光栅位移测量系统ＤＰ
常丽，李健强
１０７）１１８（阳工业大学信息科学与工程学院，沈辽宁沈阳