基于DSP與FPGA的光柵地震檢波器的信號處理

由幅值細分法可知，軟件細分算法設(shè)計的關(guān)鍵問題是根據(jù)兩路信號的比值對該點的相位角的正確定位。該點的位置有兩種情況，一種是落在各象限的邊界上，另一種是落在各象限之中。根據(jù)細分邊界條件判斷該點的采樣數(shù)據(jù)是否發(fā)生在四個象限的分界線上，如果判斷此次換向發(fā)生在象限的分界線上，則細分數(shù)為固定值，并且通過象限的正負關(guān)系就可以確定具體細分數(shù)值，不需要進行復(fù)雜的計算。如果該點不是發(fā)生在象限分界線上，則需根據(jù)象限正負關(guān)系判斷換向發(fā)生的具體象限，不同象限對應(yīng)不同計算公式。細分算法程序如下：
static int subdiv(int*input，int*input1)一設(shè)置指針形參用來讀取兩路波形采樣值
{
程序初始化，定義各種變量標志字。
float ADSIN_X，ADCOS_X，ABSIN_X，ABCOS_X；一定義存儲變量存放采樣值與絕對值
int m=0，n=0，k=0，d=0，i=0；一設(shè)置標志字判斷采樣值正負

ADSIN_X=*input；-從緩存區(qū)讀取sin采樣值
ADCOS_X=*input1；-從緩存區(qū)讀取cos采樣值
ABSIN_X=fabs(ADSIN_X)；-求取sin絕對值
ABCOS_X=fabs(ADCOS_X)；-求取COS絕對值
根據(jù)采樣值，寫標志字
if(ADSIN_X>0) m=1； else m=0；
if(ADCOS_X>0) n=1； else n=0；
if((ABSIN_X-ABCOS_X)>0)k=1；else if((AB-SIN_X-ABCOS_X)O) k=0；elsek=2；
根據(jù)標志字判斷相位點的位置，根據(jù)相應(yīng)位置不同公式求取細分值

然后利用公式R=N×ω+d×L求出任意一點諧振子的幅值并輸出。式中N為整周期的累加計數(shù)值，W為光柵柵距，d為細分計數(shù)，L=ω／m，m為細分倍數(shù)。

4 結(jié)束語
設(shè)計的光柵地震檢波器充分結(jié)合了FPGA的強大控制功能和DSP高速運算處理功能，實現(xiàn)了信號的同步采集、高倍細分和實時復(fù)現(xiàn)。減少了單一處理器的負荷，提高了系統(tǒng)的速度和穩(wěn)定性，為光柵震動信號處理提出了一個新思路。由于硬件雙口RAM接口時序復(fù)雜，成本高也會給系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定性，因此本文在FPGA中設(shè)計了一軟RAM。對于振動信號幅值的計算則是在對整周期的莫爾條紋進行計數(shù)的同時，利用軟件細分法實時地計算出非整周期的莫爾條紋信號所代表的小數(shù)值，并實時將二者相加后乘以莫爾條紋當量(每個莫爾條紋所代表的位移量)，即可得到信號的實時振動幅值。