基于FPGA和ARM的实时红外光谱分析仪关键技术研究

傅里叶变换红外光谱(FTIR，Fourier Transform Infrared Spectrometer）技术是利用干涉图与光谱图之间的对应关系，通过干涉条纹的傅里叶变换获得含有被测物质各种信息的特征光谱，广泛应用于军事、农业、环境监测、天文观测、生物医学等领域。随着干涉光谱技术的不断发展，特别是基于棱镜的静态干涉具技术和基于探测器阵列扫描的空间调制干涉技术不断成熟，使得对于光谱变化速度较快的实时性场合应用成为可能。为了实时获取化学战剂、大气污染物等待测物的光谱信息，设计了一种基于FPGA+ARM的实时频谱分析仪。系统分为信号采集模块、实时处理模块和总控显示模块。其中信号采集模块采用ANALOG DEVICES公司的AD7492和xilinx XC3S500E控制芯片，把模拟信号转化为数字信号，然后通过并行总线的方式传送给实时处理板卡。数据处理板卡是xinlinx公司的XUP Virtex-II Pro开发板，完成光谱反演处理后将数据传送给ARM终端进行光谱图的显示和保存。本方案具有功耗低、体积小、集成度高、速度快等许多优点，而且具有很高的可重构性，部分功能的改变只需要添加或删除相关的代码，功能极为强大。