基于FPGA的線陣光柵光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).pdf

1、“民以食為天，食以安為先”，食品安全關(guān)乎人們健康和國計(jì)民生。因此，食品安全越來越引起全社會(huì)的關(guān)注。目前，針對(duì)食品安全監(jiān)測的儀器大部分采用光譜分析儀器。傳統(tǒng)光譜分析儀器大多只能進(jìn)行少樣本定點(diǎn)抽查檢驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)室使用，而且費(fèi)用昂貴，普及率低，造成了我國食品安全監(jiān)測力度弱的現(xiàn)狀。因此，開發(fā)一款價(jià)格低廉、監(jiān)測速度快、體積小、重量輕、使用方便的光譜監(jiān)測儀具有重要的意義。
　　 正是在上述背景下，重慶大學(xué)提出并研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光柵平動(dòng)

2、式光調(diào)制器（Grating Moving Light Modulator，GMLM），采用GMLM作為光譜編碼的核心器件，開發(fā)一款具有價(jià)格低廉，信噪比高，體積小，檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)的近紅外光譜監(jiān)測儀。本文介紹了GMLM的結(jié)構(gòu)與工作原理，分析了GMLM的機(jī)電特性，設(shè)計(jì)了器件驅(qū)動(dòng)電路，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了線陣GMLM器件測試及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本文主要研究工作如下：
　　 ①分析線陣光柵光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)與工作

3、原理，對(duì)線陣GMLM的工作電壓、吸合電壓、固有頻率等機(jī)電特性進(jìn)行研究，為線陣GMLM驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；
　　 ②根據(jù)線陣光柵光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)與工作原理，針對(duì)GMLM的機(jī)電特性，設(shè)計(jì)線陣GMLM的驅(qū)動(dòng)控制電路，研究哈達(dá)瑪變換原理，推導(dǎo)相應(yīng)的S-矩陣，分析以線陣GMLM為模板實(shí)現(xiàn)S矩陣以達(dá)到光譜調(diào)制的方案和原理；
　　 ③采用Altera公司的FPGA(Cyclone系列的EP1C6Q240C8)，及其相應(yīng)的

4、開發(fā)軟件QuartusII 6.0和Verilog 硬件描述語言實(shí)現(xiàn)S-矩陣及其他控制信號(hào)，完成Hadamard時(shí)序控制電路的設(shè)計(jì)；應(yīng)用Protel DXP軟件設(shè)計(jì)PCB，選擇合適的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（TLC5615）、運(yùn)算放大器(OPA551)、多路模擬開關(guān)的元器件(ADG221)，得到0-25V、30階可編程電壓，完成線陣GMLM的驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)；
　　 ④結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)，搭建MEMS線陣光柵光調(diào)制器控制系統(tǒng)電路的相應(yīng)軟、硬件測試與