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绝对距离测量是计量领域的重要研究方向。激光干涉测距具有灵敏度高、精度高、抗干扰能力强等优点，在众多领域得到了广泛应用。在各种绝对距离干涉测量方法中，超外差干涉绝对距离测量是常用的一种测量方法，与外差干涉测距方法相比，它的测量精度更高。在超外差干涉绝对距离测量方法中，参考信号与测量信号同频，通过比较其相位差得到干涉条纹的小数级次，因此两路同频正弦信号相位差的测量是超外差绝对距离干涉测量中的关键技术之一。
本论文在充分了解相位测量技术研究现状的基础上，设计了一种用于双频Nd：YAG激光超外差干涉绝对距离测量的数字比相系统，该系统以FPGA为硬件核心，包括移相、采样、调理、看门狗、SRAM、FLASH、按键、LCD、RS232电平转换等部分，可同时采用过零时差法和FFT频谱分析法实现对两路同频正弦信号的相位差测量。
数字比相系统以FPGA内嵌的NiosⅡ软核为控制核心，同步触发其内部的A/D采样控制模块和测频模块以实现两路同频正弦信号的高速采样、频率及过零点时间测量，并完成数据的缓存、傅里叶变换、显示、传输等功能。为了检测本系统的实际性能，建立了一个研究平台，当比相系统的两路正弦输入信号频率为100kHz时，采用过零时差法的比相测量误差小于0.4°，采用傅里叶算法的比相测量误差小于0.1°。实验结果表明，采用傅里叶算法的数字比相系统满足设计要求，可以用于超外差干涉绝对距离测量。
本论文设计的基于FPGA的数字比相系统具有测量准确、结构简单、性能稳定等特点，可以实现两路正弦信号相位差的高精度测量，为今后开展超外差干涉绝对距离测量技术研究奠定了坚实基础。