FPGA实现的CORDIC光相位检测：高精度与实时补偿技术

本篇文章主要探讨了基于CORDIC算法的光相位检测技术在FPGA中的应用。CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computer）算法是一种用于数字信号处理中快速执行向量和角度计算的算法，特别适用于有限位数的硬件实现，如FPGA。文章首先介绍了利用交流相位跟踪零差补偿技术来稳定光纤干涉测量系统中的光相位，这在光纤干涉投射技术中尤为重要，因为光纤的臂长差会受温度和振动影响，导致相位变化。 在FPGA设计中，作者设计了一种CORDIC算法的流水线结构，通过这种结构实现了对光相位变化的实时检测。流水线结构的优势在于能提高系统的并行性和处理速度，适应大规模数据的高速处理需求。为了克服CORDIC算法在运算中可能存在的“死区”问题，即某些特定输入会导致输出不连续的问题，文章引入了查找表和抛物线插值校正算法，从而提高了光相位检测的精度，实现在实验中的误差精度达到了10^-4级别，这对于许多精密测量应用来说是非常关键的。 光纤干涉投射技术在非接触测量中占据重要地位，特别是在极端环境下，其优势明显。文章详细描述了系统结构，包括激光器、聚焦透镜、3dB耦合器和PZT等组件，以及如何通过PTAC（交流相位跟踪零差补偿）实时监测并补偿光相位变化。PZT（Piezoelectric Transducer）用于调整光纤臂长，确保测量精度。 总结来说，这篇文章深入研究了如何利用CORDIC算法在FPGA中高效地实现光相位的精确检测，尤其是在光纤干涉测量系统中，通过结合PTAC技术和优化算法，解决了实际测量中的精度问题，使得这种方法在实时性和精度方面表现出色，适用于大量数据的高速处理场景。这不仅对提高光纤干涉测量技术的实用性有重大贡献，也为其他领域的精密测量提供了新的思路和技术支持。