[發明專利]一種基于FPGA的傅立葉變換紅外光譜儀動鏡掃描控制模塊

在審

• 申請號: 201811616588.8
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109696244A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 劉志國;王文智;楊海山;王毅;龔蓉曄;高學軍
• 申請（專利權）人: 北京北分瑞利分析儀器（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01J3/06
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;符彥慈

本發明涉及一種基于FPGA的傅立葉變換紅外光譜儀動鏡掃描控制模塊，包括激光探測器及信號整形電路、頻壓轉換電路、減法器、模擬PID電路、電子開關Ⅱ、控制線Ⅱ、FPGA、D/A轉換電路、起始力電路、電子開關Ⅰ、方向可控電路、控制線Ⅰ、控制線Ⅲ、光耦電路、功放電路、音圈馬達；本發明通過對頻壓轉換電路中電位器的調整，可微調動鏡掃描速度，這樣可滿足技術指標對速度的要求。FPGA本身在電路設計中有很多其它功能，加上對動鏡的控制，是對FPGA的充分利用，減輕了主控CPU的負擔，解決了資源浪費和CPU各功能之間的競爭，使系統運行更加可靠，高效。頻壓轉換電路和模擬PID電路的雙重運用，使得動鏡掃描更加平穩、可靠、均勻。

技術領域

本發明屬于光譜分析儀器技術領域，涉及一種傅立葉變換紅外光譜儀內部動鏡掃描控制模塊。

背景技術

傅立葉變換紅外光譜儀的核心是干涉儀，目前干涉儀大多采用傳統的邁克爾遜干涉儀或其變形，干涉儀內部主要包括分束器、動鏡和定鏡，激光和紅外光束在干涉儀內部各自形成干涉，動鏡的運動造成相干光束的光程差的變化，進而造成探測器探測到的干涉信號的變化，動鏡運動速度的均勻性、穩定性、掃描速度可微調性直接影響到干涉儀的技術性能指標。

目前，大多數新式邁克爾遜干涉儀多采用CPU芯片加光柵編碼器加模擬PID控制器，或CPU為控制芯片的數字PID控制器作為動鏡掃描的驅動模塊來驅動音圈式直流電機，如果單獨用CPU芯片控制模塊是一種資源浪費，如果CPU還用于其他控制和數據處理則會造成各功能之間的競爭，造成儀器的不穩定性。

本申請中涉及的英文縮寫解釋如下：

1、FPGA:現場可編程門陣列

2、PID控制:比例-積分-微分控制

3、D/A轉換:把數字量轉化成模擬量的過程

4、CPU：中央處理器

發明內容

現在大多數新式邁克爾遜干涉儀的動鏡運動速度均勻性、穩定性基本上都能達到設計要求，但是掃描速度不可微調性和背景技術中提到的資源浪費和CPU各功能之間的競爭問題依然存在。

為了解決這些問題，發明了一種基于FPGA的傅立葉變換紅外光譜儀動鏡掃描控制模塊。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種基于FPGA的傅立葉變換紅外光譜儀動鏡掃描控制模塊，包括激光探測器及信號整形電路1、頻壓轉換電路2、減法器3、模擬PID電路4、電子開關Ⅱ5、控制線Ⅱ6、FPGA7、D/A轉換電路8、起始力電路9、電子開關Ⅰ10、方向可控電路11、控制線Ⅰ12、控制線Ⅲ13、光耦電路14、功放電路15、音圈馬達16；

所述FPGA7通過控制線Ⅰ12與電子開關Ⅰ10連接；所述FPGA7通過控制線Ⅱ6與電子開關Ⅱ5連接；所述FPGA7通過控制線Ⅲ13與方向可控電路11連接，所述FPGA7與D/A轉換電路8連接，所述D/A轉換電路8與減法器3連接，所述D/A轉換電路8還與起始力電路9連接，所述起始力電路9與電子開關Ⅰ10連接，所述電子開關Ⅰ10與方向可控電路11連接；

所述激光探測器及信號整形電路1與FPGA7連接，所述激光探測器及信號整形電路1還與頻壓轉換電路2連接，所述頻壓轉換電路2與減法器3連接，所述減法器3與模擬PID電路4連接，所述模擬PID電路4與電子開關Ⅱ5連接，所述電子開關Ⅱ5與方向可控電路11連接；

所述方向可控電路11與功放電路15連接，所述功放電路15與音圈馬達16連接,所述音圈馬達16上固定有動鏡；

所述光耦電路14與FPGA7連接；