基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计

大气与环境光学学报 ›› 2016, Vol. 11 ›› Issue (4): 313-320.

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基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计

李亮, 方勇华, 赵彦东, 杨敏

（中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥 230031）

收稿日期:2015-04-01 修回日期:2015-04-15 出版日期:2016-07-28 发布日期:2016-07-15
通讯作者: 李亮 (1989-)，男，安徽阜阳人，研究生，主要从事基于FPGA红外微弱信号检测、采集等方面的研究。 E-mail:liangl1989@126.com
作者简介:李亮 (1989-)，男，安徽阜阳人，研究生，主要从事基于FPGA红外微弱信号检测、采集等方面的研究。

Design of Infrared Spectrum Signal Acquisition System Based on FPGA

LI Liang, FANG Yonghua, ZHAO Yandong, YANG Min

(Key Laboratory of Optical Calibration and Characterization, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Science, Hefei 23003, China)

Received:2015-04-01 Revised:2015-04-15 Published:2016-07-28 Online:2016-07-15

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 现场可编程门阵列, 红外光谱, 信号采集, 多路模拟开关

Abstract:

An acquisition system of infrared spectrum signal based on field-programmable aate array (FPGA) is introduced. It is designed to implement data acquisition of 64-channel infrared spectrum signal. Altera’s EP2C35 family chip is used as the control unit to realize the analog multiplexers switching, A/D conversion, data access. For weak DC signal of infrared spectrometer, a signal conditioning circuit is designed to restrain noise. Finally, the data is transmitted to upper computer by serial port. A brief introduction is given about every sub modules. By testing, the system has been validated to be reliability, which can detect minimal 0.23 μV weak DC signal and the actual signal to noise ratio can reach 45 dB.

Key words: field-programmable gate array, infrared spectrum, signal acquisition, analog multiplexers

中图分类号:

TN919

李亮方勇华赵彦东杨敏. 基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计[J]. 大气与环境光学学报, 2016, 11(4): 313-320.

LI Liang, FANG Yong-Hua, ZHAO Yan-Dong, YANG Min. Design of Infrared Spectrum Signal Acquisition System Based on FPGA[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2016, 11(4): 313-320.

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