基于FPGA便携式光谱分析仪设计.pdf

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1、58传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第9期?＼、DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)09-0058-03{》设计与制造s、基于FPGA便携式光谱分析仪设计彭馨仪，张丽娟(1．长春工业大学应用技术学院。吉林长春130000；2．长春工业大学计算机科学与工程学院，吉林长春130000)摘要：为了大幅提高光谱检测的抗干扰能力和实时数据处理能力，设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的静态光谱分析系统。选用静态干涉具取代机械扫描

2、，从而提高系统的抗震动能力，使其适用于便携式光谱仪的设计要求。采用FPGA芯片完成干涉数据的高速处理，从而达到实时响应的设计要求。设计了系统的结构、硬件电路以及光谱分析算法，给出了光谱还原的理论推导与计算过程。实验采用Virtex2一pro型FPGA开发板，对660nm激光光谱进行测试，频谱计算效果与Matlab仿真数据作对比。实验结果显示：本系统可以有效地将被测激光光谱分布函数解出，速度快，准确度高，并具有较好的抗干扰能力，适合于便携式光谱分析仪的应用特点。关键词：光谱分析仪；便携式设计；抗干扰能力；现场可编程门阵列中

3、图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1000--9787(2015)09-0058-03DesignofportablespectrumanalyzerbasedonFPGAPENGXin．yi，ZHANGLi．juan(1．SchoolofAppliedTechnology，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130000，China；2．SchoolofComputerScience&Engineering，ChangchunUniversityofTechnol

4、ogy，Changchun130000，China)Abstract：Inordertosignificantlyimproveanti—jammingcapabilityandreal—timedataprocessingcapabilityforspectrumdetection，staticspectroscopysystemisdesignedbasedonFPGA．Staticinterferometerischosentoreplacethemechanicalscanning，SOanti-jammingc

5、apabilityofsystemisimproved，tomakeitsuitablefordesignrequirementsofportablespectrometer．FPGAchipisusedinthesystemtocompletehigh-speeddataprocessingforinterferencefringe，SOastoachievedesignrequirementsofreal—timeresponse．Systemarchitecture，hardwarecircuit，andspect

6、rumanalysisalgorithmaredesigned．Theoreticalderivationandcalculationofthespectrumreductionaregiven．ExperimentsuseFPGAdevelopmentboard，whichisthetypeofVirtex2一Pro，totestfor660nmlaserspectroscopy．ThecalculatedeffectofspectrumiscomparedwithsimulationdatabyMatlab．Expe

7、rimentalresultsshowthatthesystemcaneffectivelysolvethespectrumdistributionfunctionofmeasuredlaser．It’Stheadvantagesofhishanti-jammingability，thehighspeedandthehighprecisioninthesystem．Itissuitableforapplicationcharacteristicsofportablespectrumanalyzer．Keywords：sp

8、ectrumanalyzer；portabledesign；anti-jammingcapability；FPGA0引言纹，再由傅氏变换求解光谱分布函数，其具有高光通量、结光谱分析仪已被广泛地应用于生活中的诸多领域，例构稳定的特点。如：物质检测、气体浓度分析、激光成分探测等。常见的早期的光谱分析仪常采用迈克尔逊干涉模