【摘 要】
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主动光学技术作为一种波面校正技术,可消除光学系统和支撑架受环境等因素而产生的形变,在天文望远镜中应用广泛。通过位移传感器对分镜轴向位移精密测量是主动光学系统进行实时校正的核心。本文以主动光学为应用背景,在双差动式变面积型电容传感器上,设计了一种基于ZYNQ平台的传感器滤波系统。本文通过分析电容位移传感器的极板结构和模拟电路的信噪特点,设计了适合本传感器的数字滤波系统方案。算法部分,针对构成复杂、噪
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主动光学技术作为一种波面校正技术,可消除光学系统和支撑架受环境等因素而产生的形变,在天文望远镜中应用广泛。通过位移传感器对分镜轴向位移精密测量是主动光学系统进行实时校正的核心。本文以主动光学为应用背景,在双差动式变面积型电容传感器上,设计了一种基于ZYNQ平台的传感器滤波系统。本文通过分析电容位移传感器的极板结构和模拟电路的信噪特点,设计了适合本传感器的数字滤波系统方案。算法部分,针对构成复杂、噪声未知的系统信号,采用BP神经网络滤波算法,依靠网络自适应能力和函数逼近的功能进行去噪。使用MATLAB仿真曲线拟合和皮尔逊相关系数比较,证明算法能够实现滤波功能。硬件部分,本系统采用嵌入式系统软硬件协同设计方法,以ZYNQ7000系列XC7Z020-2CLG400I为核心,用片上ARM处理器控制FPGA进行高速数据交互,借助Vivado设计工具,完成滤波系统搭建。以AD7606为模数转换器,通过有限状态机的设计思想,完成信号采集模块实现;将BP滤波算法融合中位值平均滤波算法,对采集信号进行滤波处理,完成信号处理模块实现;通过对VDMA、HDMI和Qt界面设计,对滤波后的信号进行实时显示,完成数据可视化模块实现;通过对波特率控制和串口发送设计,将数据发送至上位机,完成数据传输和存储模块实现。本文通过滤波系统在ZYNQ+petalinux嵌入式环境中运行,结合信号重现和精密位移平台实测结果,表明本文所设计的滤波系统能够实现在噪声背景下提取微弱位移信号的目的。
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