基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术.docx

基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术
基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术
摘要：
激光外差干涉仪被广泛应用于高精度测量和干涉领域。在激光外差干涉仪中，解调技术是关键。传统的解调技术在解调过程中可能存在复杂、误差较大的问题。本文提出了一种基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术。通过硬件实现反正切函数以及相位解调，可以提高解调的速度和精度，并降低系统的误差。实验结果表明，基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术具有较高的解调精度和实时性。
关键词：激光外差干涉仪、反正切解调、FPGA、解调精度、实时性
引言：
激光外差干涉仪是一种基于激光干涉原理的高精度测量仪器，常用于测量光学元件参数、表面形貌等。解调技术是激光外差干涉仪测量的重要环节之一，常用的解调技术包括正切解调、反正切解调等。传统的解调技术会存在一定的误差和复杂性，为了提高解调的精度和速度，本文设计了一种基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术。
一、解调原理与方法
激光外差干涉仪的解调技术可通过正切、反正切等函数实现，而本文主要探讨基于反正切函数的解调技术。通过反正切函数或反正切表，可以将干涉信号的相位信息转换成电压信号，从而实现对相位的解调。
二、基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调系统设计
本文设计的基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调系统由硬件和软件两部分组成。其中，硬件部分主要包括光学传感器、电路驱动和FPGA芯片等；软件部分主要包括反正切函数实现、相位解调算法以及数据处理等。
三、反正切函数的硬件实现
为了实现反正切函数的硬件加速，本文采用FPGA芯片来实现。FPGA芯片具有并行运算能力和灵活性，可以满足反正切函数的实时计算要求。通过将反正切表嵌入FPGA中，并优化计算逻辑，可以加速反正切函数的计算过程。
四、相位解调算法设计
相位解调是激光外差干涉仪中解调的核心环节。本文设计了一种基于锁相环的相位解调算法。通过锁相环可以准确地提取出干涉信号的相位信息，并实现相位的解调。
五、实验与结果分析
本文通过实验验证了基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术的有效性。实验证明，基于FPGA的解调系统相比传统的解调方法具有更高的解调精度和更快的实时性。并且，系统对于干扰的抗性也较强，可以有效降低系统误差。
六、结论
本文提出了一种基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术。通过硬件实现反正切函数和相位解调算法，可以提高解调的速度和精度，并降低系统的误差。实验结果表明，该解调技术具有较高的解调精度和实时性，可在激光干涉测量等领域得到广泛应用。
参考文献：
[1]WuJY,ZhangXD,LiuZJ.ResearchonsignaldemodulationmethodinlaserInterferometer[J].JournalofVibrationMeasurement&Diagnosis,2011,31(3):334-337.
[2]ChenJ,KongDF.Anewinterferentialsignaldemodulationmethodbasedonreversetangent[J].LaserJournal,2014,35(5):128-131.
[3]JiaoB,GaoYJ,XieFH.DesignofalaserinterferometerautomaticmeasuringsystembasedonFPGA[J].KeyEngineeringMaterials,2013,543:712-715.
[4]LiXY,ZhangLC.Studyonreversetangentalgorithmfortargetdetection[J].Laser&OptoelectronicsProgress,2013,50(3):21-25.