基于FPGA的激光脉冲波形参数测量技术研究.pdf

《基于FPGA的激光脉冲波形参数测量技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于FPGA的激光脉冲波形参数测量技术研究单体强，陈雷，张万发(军械工程学院弹药工程系，河北石家庄050003)ResearchonLaserPulseWaveformParameterMeasurementTechnologyBasedonFPGASHANTi—qiang，CHENLei，ZHANGWan—fa(DepartmentofAmmunitionEngineering，OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China)摘要：利用FPGA，提出了激光脉冲波形参数测量技术和产生技术本身具有同等的重

2、要意义l1]。量方法。研究了高速光电转换电路和信号调理电路因此，完整准确地了解激光脉冲的周期、频率和占空设计方案，分析了影响测量精度的因素，采用双阈值比等波形参数信息，是激光脉冲技术研究中一项非时刻鉴别方法进行计时起止时刻的鉴别。设计了以常重要的内容。目前常用激光脉冲测量技术可以达NiosII软核微处理器为控制核心的激光脉冲波形参到很高的精度]，但不能实现长时间、多参数同步数测量系统。测量，且价格昂贵，操作复杂。因此，采用FPGA技关键词：激光脉冲；波形参数；时刻鉴别；同步测术，结合传感器技术，研究在保证实际应用所需精度量；FPGA技术的前提下，能够长时间、

3、多参数同步测量的激光脉冲中图分类号：TM935．37波形参数测量技术。文献标识码：A文章编号：1001—2257(2012)12—0036一O41激光脉冲波形参数测量原理Abstract：0nthebasisoflaserpulsewaveform激光脉冲波形参数测量技术，可以实现对变化parametermeasurementtechnologyanewtesting脉冲信号的周期、频率和占空比的同步测量。首先，methodbasedonFPGAwaspresented．Thecircuit由高速光电传感器接收激光脉冲序列，并经脉冲信designprogra

4、mofhighspeedphotoelectricity号调理电路实现高速光电转换，即光到电流、电流到transformationandsignalconditioningisre—searched．Theinfluencefactorfortestingprecision电压的转换，然后通过基于FPGA的测量板，在isalsoanalyzed，andthedouble—thresholdtimeNios1I软核微处理器的控制下对脉冲信号的周期、discriminatorwasadoptedtoproducetimingmark频率和占空比进行同步测量，同步

5、测量原理如图1forthestart—stoptimediscrimination．Alaser所示。信号频率的测量只能是对周期脉冲信号频率pulsewaveformparametermeasurementsystem的测量，而对于单周期及单周期占空比的测量，无论basedontheNiosIIsoft—coreisdesigned．是周期信号还是非周期信号的测量均可实现。Keywords：laserpulse；waveformparameter；周期信号频率测量值为：timingdiscrimination；synchronousmeasurement；f

6、一(X·fs2M)(1FPGAtechnologyr———]r——‘——]r——]___r_I脉冲信号lIiIIlI⋯{．i．．1．I．．J0引言激光脉冲信号由于具有传输距离远、传输速度快和抗干扰能力强等优点，在测控领域里得到了广泛的应用。作为评价和应用激光脉冲的前提，其测收稿日期：2012—09—17图1波形参数测量原理·36·《机械与电子32012(12)基于FPGA的激光脉冲波形参数测量a．当为偶数时，单周期的周期测量值和占空比测量值为：===(一)／f,(2)一(一一一)／(一一)(3)b．当为奇数时，单周期的周期测量值和占空比测量值为：一(一一一。

7、)／L(4)一(一z—M一。)／(M一一一2)(5)X为被测脉冲信号周期的2倍；为脉冲计数值；为脉冲计数标准时钟频率；为被测信号频率；为被测信号单周期；为单周期占空比。2测量技术研究图2信号调理主电路2．1激光脉冲信号调理电路主放大器选用OPA846。OPA846的输入级为用于激光脉冲测量的高速光电传感器有2种：JFET，输入电压噪声非常低。雪崩光电二级管(APD)和PIN型光电传感器，二者由测量原理可知，对激光脉冲信号的周期、占空响应频率很高，可高达10GHz。雪崩光电二级管具比的测量误差主要源于脉冲上升沿与下降沿的时间有很高的内部增益，但要发挥其优异特性

8、，必须提供间隔测量误差，其主要包括起止时刻的鉴别误差