23915.快速thztds數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、快速快速THzTHzTDSTDS數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)DesignofTHzTDSRapidDataAcquisitionSystem學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程研究生：胡子曉指導(dǎo)教師：黃戰(zhàn)華教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年十二月摘要摘要太赫茲波（THz）技術(shù)近年來(lái)其學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值受到世界范圍的廣泛關(guān)注。太赫茲時(shí)域光譜（THzTDS）技術(shù)作為發(fā)展最早的一種太赫茲波技術(shù)，能夠同時(shí)探測(cè)太赫茲波的振幅和相位信息，在生物醫(yī)學(xué)、安全

2、檢查、無(wú)損檢測(cè)及通訊等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)許多科研單位一直致力于THzTDS技術(shù)及其系統(tǒng)儀器化的研究，太赫茲時(shí)域脈沖信號(hào)的快速自動(dòng)化采集是儀器化應(yīng)用中需要解決的主要問(wèn)題之一。目前傳統(tǒng)的THzTDS檢測(cè)時(shí)間慢，數(shù)據(jù)采集量低。為了提高THzTDS檢測(cè)速度與精度，本文設(shè)計(jì)了一種基于閉環(huán)控制的快速THzTDS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。設(shè)計(jì)完成系統(tǒng)可進(jìn)行快速連續(xù)掃描采集，步進(jìn)掃描時(shí)通過(guò)光學(xué)延遲線的信號(hào)反饋來(lái)實(shí)時(shí)獲取其位置信息，完成自動(dòng)化快速掃描。通

3、過(guò)每步連續(xù)采集多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)提高單步采集的準(zhǔn)確性。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠充分利用光學(xué)延遲線的硬件性能，可實(shí)現(xiàn)最高800KHz的數(shù)據(jù)采集，當(dāng)設(shè)定步長(zhǎng)5um時(shí)單步連續(xù)采集1000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)間僅為86.34ms，本文設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)能夠?qū)μ掌潟r(shí)域脈沖信號(hào)進(jìn)行高精度自動(dòng)化快速采集。本文完成的主要工作和本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、根據(jù)光電導(dǎo)式THzTDS系統(tǒng)產(chǎn)生和探測(cè)太赫茲時(shí)域信號(hào)的原理設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的總體方案。方案主要包括數(shù)據(jù)采集控制系

4、統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。2、完成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件控制電路設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際需求，分別設(shè)計(jì)完成了光學(xué)延遲線控制單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)傳輸單元的硬件及邏輯設(shè)計(jì)。3、完成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中軟件部分的具體設(shè)計(jì)。為了充分利用光學(xué)延遲線的硬件性能，提出了基于閉環(huán)控制的自動(dòng)化掃描控制算法。完成了系統(tǒng)的下位機(jī)軟件程序的編寫，完成了上位機(jī)軟件的界面設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)等。4、進(jìn)行了光學(xué)延遲線控制實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析，數(shù)據(jù)采集時(shí)傳輸性能測(cè)試