基于高速FPGA的主动光学微位移传感器信号处理技术研究

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随着大口径和超大口径天文望远镜新技术的发展,对主动光学中拼接镜面与薄镜面相结合的技术要求越来越高,由此提出研究一种新型的电容式微位移传感器,以准确测量分镜之间的位移量,从而及时调整分镜到理想位置,得到更好成像效果。对于传感器的设计主要有传感器原理分析以及信号采集和信号处理技术,本文主要研究精密位移传感器的信号处理技术方案并利用高速FPGA进行设计与实现。本文从精密位移传感器的输入信号特点出发,从模拟信号处理到A/D转换器控制至数字信号处理及传输都进行了整体的分析以及设计。由于该传感器系统无法获得噪声信号的特征,因此本文着重分析了适用于这一特点的滤波方法,对中值滤波算法,固定步长自适应滤波算法,NLMS、SVSLMS和CLMS三种变步长自适应滤波算法进行了仿真分析研究,然后利用FPGA对中值滤波算法以及自适应滤波算法进行了设计和实现,并利用CHIPSCOPE在线观测数据变化。最后实验利用两种测试方法,一种利用MATLAB产生数据存储在FPGA的片内ROM中,再进行数字信号处理,观察其波形,第二种利用信号发生器产生模拟信号,经过系统进行滤波处理,观察其波形,通过实验可以得出该系统有较好的滤波效果。
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