基于DSP的高功率TEACO<sub>2</sub>激光器控制 系统的高精度数据采集

王鹤淇; 孟范江; 郭立红; 管目强

基于DSP的高功率TEACO₂激光器控制系统的高精度数据采集

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;
2.
中国科学院研究生院,北京100039

基金项目:

激光与物质相互作用国家重点实验室研究基金资助项目(No.SKLLIM0902-01)

详细信息

作者简介:
王鹤淇(1983-),男,吉林长春人,博士研究生,主要从事激光器电子学设计及电子系统可测试性设计方面的研究。E-mail:whq200808@gmail.com 孟范江(1957-),男,黑龙江牡丹江人,副研究员,主要从事大功率激光器控制系统及高压电源方面的研究。E-mail:mengfj2006@sohu.com 郭立红(1964-),女,吉林舒兰人,研究员,主要从事光电仪器总体设计方面的研究。 E-mail:Guolh@ciomp.ac.cn 管目强(1985-),男,山东潍坊人,硕士研究生,主要从事计算机仿真应用、视频数据传输方面的研究。 E-mail:guanmuqiang@sina.com

王鹤淇(1983-),男,吉林长春人,博士研究生,主要从事激光器电子学设计及电子系统可测试性设计方面的研究。E-mail:whq200808@gmail.com 孟范江(1957-),男,黑龙江牡丹江人,副研究员,主要从事大功率激光器控制系统及高压电源方面的研究。E-mail:mengfj2006@sohu.com 郭立红(1964-),女,吉林舒兰人,研究员,主要从事光电仪器总体设计方面的研究。 E-mail:Guolh@ciomp.ac.cn 管目强(1985-),男,山东潍坊人,硕士研究生,主要从事计算机仿真应用、视频数据传输方面的研究。 E-mail:guanmuqiang@sina.com

王鹤淇(1983-),男,吉林长春人,博士研究生,主要从事激光器电子学设计及电子系统可测试性设计方面的研究。E-mail:whq200808@gmail.com 孟范江(1957-),男,黑龙江牡丹江人,副研究员,主要从事大功率激光器控制系统及高压电源方面的研究。E-mail:mengfj2006@sohu.com 郭立红(1964-),女,吉林舒兰人,研究员,主要从事光电仪器总体设计方面的研究。 E-mail:Guolh@ciomp.ac.cn 管目强(1985-),男,山东潍坊人,硕士研究生,主要从事计算机仿真应用、视频数据传输方面的研究。 E-mail:guanmuqiang@sina.com

王鹤淇(1983-),男,吉林长春人,博士研究生,主要从事激光器电子学设计及电子系统可测试性设计方面的研究。E-mail:whq200808@gmail.com 孟范江(1957-),男,黑龙江牡丹江人,副研究员,主要从事大功率激光器控制系统及高压电源方面的研究。E-mail:mengfj2006@sohu.com 郭立红(1964-),女,吉林舒兰人,研究员,主要从事光电仪器总体设计方面的研究。 E-mail:Guolh@ciomp.ac.cn 管目强(1985-),男,山东潍坊人,硕士研究生,主要从事计算机仿真应用、视频数据传输方面的研究。 E-mail:guanmuqiang@sina.com

中图分类号: TN248.2;TP274
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出版历程
- 收稿日期: 2011-05-21
- 修回日期: 2011-07-23
- 刊出日期: 2011-08-25

High precision data acquisition of control system for high-power TEA CO₂ laser based on DSP

1.
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China

摘要

摘要: 针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器(ADC)进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSP F2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0~12 000 Pa区段,A/D转换精度达1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。
- 高功率TEA CO2激光器 /
- 数据采集 /
- DSP F2812 /
- A/D转换 /
- 误差校正
Abstract: It shows larger conversion errors and stronger electromagnetic interference when the AD converter(ADC) built in DSPF2812 of the control system for a high-power TEA CO2 laser based on the DSP is used to acquire analog signals. To overcome the backcomings, a method to correct the ADC built in the DSPF2812 was proposed based on both the hardware and software. In hardware processing, the analog filtering and isolation module were adopted to process the input analog signals and the median average filtering method was used to eliminate the occasional glitch. With software correction, two given reference voltages were sent to the two channels of the A/D converter of the DSPF2812 to calculate the offset error and gain error, then it was used to correct other channels of the A/D converter. Furthermore, the impact of the reference voltage and A/D sample clock on the A/D conversion precision was analyzed by experiments. The experimental results show that the method can improve the precision of the A/D converter effectively. The A/D conversion error has been within 3 LSB, which can ensure the stability and reliability of data acquisition for the control system in high-power TEA CO2 lasers.
- high-power TEA CO2 laser /
- data acquisition /
- DSP F2812 /
- A/D conversion /
- error correction

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参考文献(1)

[1] Texas Instruments Incorporated. TMS320C28x系列DSP的CPU与外设[M].北京:清华大学出版社,2005. Texas Instruments Incorporated. TMS320C28x Series DSP's CPU and Peripherals[M]. Beijing:Tsinghua University Press,2005.(in Chinese) [2] 李殿军,杨贵龙. TEA CO₂激光器主放电延迟时间对效率的影响[J]. 光学精密工程 , 2006,14(5):807- 810. LI D J,YANG G L. Impact of main discharge delay time on optoelectronic conversion efficiency in TEA CO₂ laser[J]. Opt.Precision Eng.,2006,14(5):807-810.(in Chinese) [3] 杨贵龙,李殿军,孟范江,等. 大功率脉冲TEA CO₂激光器配气比对输出的影响[J]. 中国光学与应用光学 ,2009,2(3):231-235. YANG G L,LI D J,MENG F J,et al.. Influence of gas mixture ratios on laser outputs of high power laser pulsed TEA CO₂ laser[J]. Chinese J. Opt. Appl. Opt.,2009,2(3):231- 235.(in Chinese) [4] 孟范江,郭立红,杨贵龙,等. 大功率TEA CO₂激光器系统中电磁干扰的抑制[J]. 强激光与粒子束 ,2008,20(2):177-181. MENG F J,GUO L H,YANG G L,et al.. Suppression of electromagnetic interference in the Big-power TEA CO₂ laser system[J]. High Power Laser and Particle Beams,2008,20(2):177-182.(in Chinese) [5] 孟范江,杨贵龙,李殿军,等. 大功率TEA CO₂激光系统的电磁兼容性设计[J]. 中国光学与应用光学 ,2009,2(3):236-241. MENG F J,YANG G L,LI D J,et al.. EMC design of high power TEA CO₂ laser system[J]. Chinese J. Opt. Appl. Opt.,2009,2(3):236-241.(in Chinese) [6] WANG H Q,MENG F J,GUO L H. Inhibition of electromagnetic interference in ontrol system based on DSP of high-power TEA CO₂ laser . Proceedings of IEEE conference on CMCE,Changchun,China,24-26 Aug,2010:389-392. [7] 夏振华,王晓爽. 32位高性能数字信号处理器内部AD的精度校正方法[J]. 仪器仪表与分析监测 ,2010(2):20-22. XIA ZH H,WANG X SH. Researching on correcting the accuracy of 32 bit high performance DSPk's on-chip AD[J]. Instrument and Anal. Monitoring,2010(2):20-22.(in Chinese) [8] 周正,李贵山. A/D转换器参考电压的软件校正[J]. 电子元件与材料 ,2004(2):46-48. ZHOU Z,LI G SH. Research and development of high precision digital conversion module with voltage output sensor[J]. Process Automation Instrumentation,2004(2):46-48.(in Chinese) [9] 德州仪器,SCHREIBER R. 使高分辨率A /D转换器获得更高性能 .(2010-02-11). http://wenku.baidu.com/view/31a4827469eae009581becad.html. [10] 王伟,杨智涛,吴佳楠. 提高DSP的AD转换器精度的研究与实现[J]. 现代制造工程 ,2009(6):95-97. WANG W,YANG ZH T,WU J N. Enhancing the precision of DSP AD converter study and realization[J]. Modern Manufacturing Eng.,2009(6):95-97

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