基于FPGA的冷轧板形检测仪实时信号采集处理系统设计

摘要

冷轧板带板形在线测量是现代轧制系统中关键的测量仪器之一，而该方面的技术一直掌握在西门子、ABB等国外大公司手里，国内在板形在线检测方面的技术研究还存在较多问题需要解决。鉴于上述原因，本文提出了采用FPGA技术对一种压电式板形检测仪进行在线信号采集与处理的方案，对板形信号实时检测与处理技术开展了深入的理论与实验研究，主要内容包括：
　　首先，在查阅大量国内外现状的基础上，对冷轧板带板形检测仪的关键技术和存在的问题进行了综述，并在此基础上提出了基于FPGA的板形在线检测与信号处理方案；
　　其次，设计了板形检测仪信号采集与处理系统的硬件电路，包括信号放大、滤波、AD转换、FPGA主系统以及以太网接口电路等；
　　然后，采用Verilog语言编程实现了对多路应力信号的并行采样控制。设计了基于加法树结构的FIR低通滤波器，和W5200以太网控制器的驱动程序。
　　最后，对所设计板形仪信号处理系统进行了验证，结合Matlab和Modelsim软件对FIR低通滤波器模块进行了仿真验证，并对系统的采样结果进行了标定实验，及在板形仪性能综合测试平台上对系统进行了在线检测，并对实验结果及误差进行了分析。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 板形检测设备现状

1.3 现行板形仪信号处理系统分析

1.4 本文主要内容及组织结构

第2章 板形仪工作原理

2.1板形控制系统组成

2.2板形检测原理

2.3 板形检测辊的结构

2.4 信号采样方案

2.5本章小结

第3章 板形仪信号处理系统硬件设计

3.1系统硬件总体结构

3.2 信号预处理电路

3.3 主控电路设计

3.4 以太网控制电路设计

3.5 电源网络设计

3.6 本章小结

第4章 板形仪信号处理系统软件设计

4.1 软件总体设计

4.2 AD采样控制模块设计

4.3 数字滤波器模块

4.4 以太网控制模块

4.5 本章小结

第5章 仿真和实验研究

5.1滤波器性能验证

5.2 硬件测试

5.3 实验误差分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢