基于多通道并行采集的光声成像系统

设计了一套基于多通道并行采集的快速光声成像系统,包括超声探测器、多通道并行采集系统、短脉冲激光器、计算机组成的硬件平台,并开发了配套的上位机软件来控制系统的采集和实时成像。多通道并行采集系统包括前端模拟放大、抗混叠滤波、模数(A/D)转换、数据存储器、现场可编程门阵列(FPGA)控制和通用串行总线(USB)传输等部分,它实现了64路信号的全并行采集和数字化处理。模拟样品实验结果表明,采用多个位置的旋转扫描成像能够极大地提高图像的信噪比。因此,采用高重复频率的激光器作为激发源及多个探测器的全并行采集,有望发展成为一种实时的生物组织无损成像系统,为临床医学的无损伤检测提供了新的方法。     

基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列（field-programmable gate array, FPGA）的红外光谱信号采集系统实现方案,采用Altera公司的EP2C35系列的FPGA为控制核心,完成多路模拟开关切换、A/D转换、数据存取等功能,实现对64路红外光谱信号的采集。同时针对光谱仪输出的微弱直流信号,设计信号调理电路来抑制噪声,最后通过串口通信将数据传给上位机;简介了各功能模块的实现方案,并进行了实验验证,结果表明该系统的精度和可靠性高,并且最小可检测到0.23 μV的微弱直流信号,实际信噪比达到45 dB。     

FPGA在新型激光光幕靶中的应用

结合坐标采集和处理在新型激光光幕靶中的应用．针对传统激光光幕靶处理器I／O紧缺、处理速度慢、存在错报、漏报,无法测试子弹连发坐标等问题,提出了一种以FPGA为核心的坐标采集和处理系统的设计方法。设计中采用了自顶向下的设计方法,将该系统依据逻辑功能划分为3个模块,并在ISE14．1和Modelsim中进行设计、编译、仿真,最后的仿真结果表明该系统能够很好地采集到子弹的坐标。     

基于FPGA的多普勒测振计信号采集与处理系统设计

为了实现激光水声浅海地形遥感探测中水声信号的实时解调与处理,设计了一种基于FPGA的激光多普勒测振计信号采集与处理系统。以CycloneⅡ系列FPGA为核心控制模块,结合ADS1174模数转换芯片、DAC8551数模转换芯片和MAX3232收发芯片,实现了高速数据采集和串口通信。该信号采集系统具有性能可靠、实时性强、集成度高、扩展灵活等特点,并且通过试验验证了其功能的正确性。     

微型近红外光谱仪的光谱信号采集系统设计

基于工业、农业、医药检测以及航空航天领域对微型近红外光谱仪的便携化使用需求,本文针对微型近红外光谱仪的嵌入式系统开展设计研究。光谱信号采集系统是微型近红外光谱仪嵌入式系统的一个重要组成部分,包括数据采集、存储以及实时传输等部分。本文以现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为主控芯片,同步动态随机存取存储器(Synchronous Dynamic Random Access Memory,SDRAM)为数据存储芯片,配合FPGA芯片内的先进先出存储器(First Input First output,FIFO)进行数据的读写缓存。相对于传统的光谱信号采集方案,本论文提高了数据的存储容量、减小了系统的硬件体积便于近红外光谱仪的微型化。同时,SDRAM作为数据存储芯片相对于传统方案来说价格更为低廉,因此整个系统的硬件成本大大降低。通过编写相应的功能测试文件对系统的控制逻辑进行了验证,结果表明光谱信号采集系统的时序控制逻辑可行,能够正确控制光谱信号采集、大容量存储和实时传输等操作。     

多通道信号并行采集和万兆高速传输系统设计

给出了以高性能FPGA和DSP为核心实现的并行信号采集和万兆高速传输系统,通过5片ADC芯片的分时采集和误差校正实现了2.5Gsps多通道信号高精度并行采集,基于交换路由芯片实现了万兆串行RapidIO互连.基于FPGA逻辑实现以Farrow结构分数延时滤波器为核心的定时误差校正算法;配置DSP高速串口、FPGA GTX收发器和路由芯片实现了可扩展的高速通信机制,优化实现了高性能DSP的信号处理.     

基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统设计

准确获取腔衰荡信号是腔衰荡光谱技术定量探测气体浓度的基础.针对腔衰荡信号的特征,设计了一种基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统.系统以FPGA为主控制器,在触发信号激励下,通过FPGA硬件逻辑实现了腔衰荡信号的高速采集、多次采样结果的对应点累加平均和USB数据传输.测试表明,系统具有较好的准确度和稳定性(准确度在4‰范围内);实际应用于腔衰荡系统时,设计的采集系统与国外数据采集卡数据的一致性可达到99.4％.结果表明,该数据采集与处理系统可完全满足腔衰荡信号的采集要求.     

铅球运动参量光电测试系统设计

为了帮助铅球运动员快速提高成绩,设计了一种新的铅球运动参量测试系统。该系统由一组基于菲涅耳透镜的激光平行光幕和光敏二极管阵列组成,采用现场可编程门阵列进行信号处理。该方法可以方便地测试铅球的出手角度和速度,并将测试结果直观地显示在液晶显示屏上。结果表明,该系统设计新颖、结构简单、成本低廉,可作为运动员日常训练之用,具有广泛的应用前景。     

基于激光导引头信号的并行高速FFT算法设计

为了减少激光半主动武器中测量光学器件光斑点坐标时噪声和干扰对探测精度影响、增加脉冲信号的测量带宽、提取信号的有效值,同时克服串行快速傅里叶变换（FFT）运算耗时及时间复杂度较大的问题,基于多核和并行架构的SoC-FPGA平台以及OpenCL软件,提出了实现并行FFT的计算方法。结果表明,利用该方法可使FFT（1-D）的时间复杂度下降到原来的1/Q,得到了较好的加速效果;通过3种平台（先进精简指令集微处理器、数字信号处理器和片上系统现场可编程门阵列）的运算耗时实验对比,该算法运算耗时为6.0449ms（1-D 4096点）,要比同点数其它两种平台运算耗时少。并行FFT算法不仅满足激光半主动导引头信号实时性的要求,而且可以达到去噪的效果,能有效地降低噪声和背景光的影响。     

一种基于FPGA的同步采集传输系统设计

介绍一种多通道同步采集、长距离级联传输的低功耗、小型化采集传输系统。系统的采集传输部分主要以现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为主控单元,结合外围控制电路将模拟信号采集打包后,经多点低电压差分信号（Multipoint low Voltage Differential Signaling,MLVDS）总线传输至桥接板转换为百兆以太网后上传至上位机进行数据分析与处理。采用此采集传输系统方案设计,能有效地完成多路通道的同步采集传输,实现接收阵小型化设计。     

高速激光光斑检测系统的设计与实现

为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。     

线激光散斑检测弹幕武器炮口振动测量方法

为了解决在弹幕武器射击时的恶劣环境下,频域分布复杂的炮口振动信号测试难题,采用线激光散斑场光电检测方法,研究了振动信号与输出电流数学关系,分析了基于雪崩光电二极管的光电检测电路噪声与幅频特性,提出了一种基于身管表面线激光散斑效应的炮口振动测量的方法,并进行了25m远处的振幅在微米级、频率为50Hz~16kHz振动信号的检测实验。结果表明,线激光散斑检测炮口振动振幅在微米量级。该测量方法具有频率响应范围宽、测量距离远、灵敏度高等优点,实现了远距离、宽频域振动信号的检测。