基于DSP的电机转速测量实验

结合DSP的理论学习,开发了电机转速测量的综合性、设计性实验.通过对定子线圈的电动势进行采集、频谱分析和计算,实现了对电机转速的无速度传感器直接测量.     

基于巨磁电阻的转速测量在实验教学中的应用

介绍了巨磁电阻梯度传感器工作原理,设计、制作了适用于实验教学的巨磁电阻转速测量实验装置,实现了通过单片机对步进电机转速的控制及对被测转盘转速的实时测量,给出了电机工作在不同转速状态下的测量结果,验证了同步电机转速与控制频率的变化关系。     

脉冲激光探测方位角磁电检测技术

针对常规弹药脉冲激光周向探测系统无法精确获取目标方位信息的问题,设计了基于磁电检测的单光束激光引信全向方位角探测方案.对磁电检测系统进行建模,建立圆柱形永磁体转动磁场模型,推导出磁阻传感器所测位置磁场的解析式,验证所测磁场为一正弦磁场信号.依据此正弦信号,设计了上升沿阈值周期检测算法,并运用FPGA与TDC-GP21对激光回波出现时间与电机转速信号周期进行高准确度时间间隔测量实现方位角的解算.依据方案设计原理样机并编写上位机程序,进行方位角探测实验.实验结果表明:磁电检测系统采用多重屏蔽方法,能有效抑制电磁干扰;并能实时监测电机转速,实现方位角解算,方位角解算误差在±2°以内.满足激光引信方位角测量的高准确度、抗干扰能力强等要求.     

轮毂电机再生制动LabView测试平台设计

轮毂电机电制动试验是再生制动控制策略研究的前期基础。该研究独立设计了轮毂电机再生制动实验台架,以NI的虚拟仪器系统为平台,基于LabView开发了测控系统软件环境。本文介绍了该试验台的物理组成结构、台架信号采集硬件和测控系统工作原理。试验台可测试轮毂电机的扭矩、转速等信号,可进行电机性能测试及再生制动等实验。通过该试验台的实验测试,进行了空载滑行与电制动实验,实验表明,该台架设计合理,测控系统控制方式可行,可为今后研究再生制动控制策略及电机性能测试提供重要参考依据。     

基于自混合散斑干涉的转速测量

基于自混合散斑干涉的转速测量,提出一种新型的转速测量方法。激光自混合散斑系统作为测量和参考光,利用自混合散斑信号的频谱来提取物体运动时自混合散斑信号发生的频移,实现转速的测量。利用F-P腔及快速傅里叶变换对理论进行分析及实验验证,实验结果表明方法可以精确的实现测量转速,误差在2%以内。     

直流无刷伺服电机调速系统设计

针对传感器对直流无刷伺服电机直接进行模拟控制时,存在调速精度不高、电压不匹配及转速波动大等问题,设计了一种PWM变频调速系统。该系统通过ADS8365将来自传感器的模拟信号转换为数字信号,应用TMS320F2812对采集到的数字信号进行相应处理,并通过计算输出相应频率的PWM信号,PWM信号经过光电耦合器进行电平转换后作为电机的控制信号,控制电机的转速。以MEMS陀螺仪为传感器的调速试验证明,能够准确控制电机的转速,并能有效减小转速波动。     

基于码盘可识别正反转的光电测速仪

为了更好地解决电机转速测量及转向识别的问题,利用光耦计数器和Arduino控制器,在电机上安装码盘,通过测量码盘黑线的遮光次数来判定电机的转速,并利用双光耦原理来判断电机的正反转,最终将结果显示在LCD12864显示屏上。实验结果表明该系统结构能简单地判断电机的正反转,尤其是在提高测速稳定性与可靠性、降低测速成本等方面具有参考价值及应用前景。     

用光电传感器测量电机转速

基于传感器的转速测量方法较多,总体分为模拟式和数字式两种.本文重点研究数字式测量方法.针对光电传感器的原理进行简单介绍,并说明它是如何对电机转速进行测量的.通过实验得到的结果进行了数据分析,用最小二乘法拟合出了线性表达式.     

基于Analog Discovery 2的巨磁阻效应实验系统

将口袋式仪表Analog Discovery 2及其配套控制软件WaveForms引入巨磁阻效应实验,替代直流电源、信号发生器、示波器、数字信号控制器等传统仪表,完成信号的激发、采集以及处理.由Analog Discovery 2驱动螺线管、巨磁阻传感器、直流电机和步进电机等部件,可以实现巨磁阻传感器R-B基本特征曲线和高速转动转速的快速测量,还可以结合齿轮状铁磁体,实现低速转动的准确测量及微小角位移的定标和测量.各主要部件采用三维调整架固定,偏置永磁铁也配备了不同形状的导磁头,方便学生观察不同条件下的实验现象,完成更具有开放性和创新性的实验内容.     

激光诱导荧光实验装置的智能化

现行大部分环形染料激光器的波长调谐机构均采用手动或匀速机械驱动方式，对应的波长调谐为非线性，不便于激光波长的精确定标。本工作利用单板机控制步进电机变速驱动双折射滤光片，实现了波长调谐的线性化。同时，为了提高荧光信号测量的信噪比，控制仪器，实现重复扫描，使电多道光谱分析仪的数据采集及荧光光谱扫描得以重复叠加。另外，对激光诱导荧光测量系统进行智能控制后，可同时监测激光功率和荧光信号；可对实验数据进行存     

瞬态位移干涉仪信号处理新方法

利用短时傅里叶变换计算速度快的特点,先对瞬态位移干涉仪信号进行预处理,得到速度的轮廓范围.据此估计小波变换中尺度因子的范围,然后用连续小波变换的方法对信号再次进行处理,用此方法分析计算机模拟出的位移干涉信号,恢复的速度相对误差小于2%.对高速爆轰实验中的位移干涉信号分别采用短时傅立叶变换、小波变换和二者相结合的方式进行分析,并记录三者的计算速度.实验表明,第三种方法能准确地恢复出物体的速度历史,计算误差在系统要求的范围内.本文综合计算速度和计算误差两方面的考虑,选择了适合于瞬态位移干涉信号处理的方法.     

基于柔性铰链支撑的动镜扫描系统

为了改进傅里叶变换红外光谱仪的动镜驱动装置,设计了一种基于柔性铰链支撑的动镜扫描系统。采用柔性铰链的支撑方式和音圈电机的驱动方式,利用具有高精度高稳定性的直角型柔性铰链支撑机构支撑动镜,利用音圈电机驱动动镜前后往复运动,采用DSP控制系统对动镜的匀速进行控制。实验结果表明所设计的动镜扫描系统具有方向稳定性、速度稳定性、抗震性能优越等优点。     

Experimental research on spectrum and imaging of continuous-wave terahertz radiation based on interferometry

A system for measuring terahertz spectrum is proposed based on optical interferometer theory, and is experimentally demonstrated by using a backward-wave oscillator as the terahertz source. A high-resolution, high-precision interferometer is constructed by using a pyroelectric detector and a chopper. The results show that the spectral resolution is better than 1 GHz and the relative error of frequency is less than 3%. The terahertz energy density distribution is calculated by an inverse Fourier transform and tested to verify the feasibility of the interferometric approach. Two kinds of carbon-fiber composites are imaged. The results confirm that the interferometer is useful for transmission imaging of materials with different thickness values.     

基于傅里叶变换的细胞牵引力测量研究

为了更快、更直观地进行细胞牵引力的测量,提出了一种基于傅里叶变换的细胞牵引力测量方法。首先,对微柱阵列的像进行二维快速傅里叶变换得到其空间频谱;其次,选取一级衍射斑点中的一个斑点做快速傅里叶逆变换,得到微柱阵列的幅值分布图;最后,由幅值突变的分布情况及突变的剧烈程度得到微柱阵列偏移量的分布情况,再乘微柱刚度即可得到细胞力的分布。通过仿真实验探究了频点选择、滤波窗口大小、偏移点大小对实验结果的影响,在此基础上对细胞-微柱高倍显微图进行了测量。实验结果表明,该方法在结果呈现方面不亚于质心法,测得的各区域最大细胞力的相对误差在17.37%之内,各区域平均细胞力的相对误差在7.93%之内,运算速度也比质心法快近10倍。     

高阶非线性薛定谔方程的分步小波方法

用小波变换代替傅里叶变换解高阶非线性薛定谔方程,为高阶薛定谔方程的数值解提供了一种工具,提高了运算速度.本文分析了高阶非线性薛定谔方程分步解法的一般形式,选用Db10小波,得到了小波微分算子和色散算子对应的矩阵,得出了分步小波方法的算法公式.推导了色散算子和时域信号在小波域相乘的近似运算公式,说明了分步傅里叶方法比分步小波方法的复数乘法次数更多,同时说明了提高运算速度必须舍弃一定的运算准确度.最后以分步傅里叶方法为准,分析了分步小波方法的误差,结果表明:对于一阶孤子,分步小波方法与分步傅里叶方法间的相对误差在1.2%左右波动.     

高阶非线性薛定谔方程的分步小波方法

用小波变换代替傅里叶变换解高阶非线性薛定谔方程,为高阶薛定谔方程的数值解提供了一种工具,提高了运算速度.本文分析了高阶非线性薛定谔方程分步解法的一般形式,选用Db10小波,得到了小波微分算子和色散算子对应的矩阵,得出了分步小波方法的算法公式.推导了色散算子和时域信号在小波域相乘的近似运算公式,说明了分步傅里叶方法比分步小波方法的复数乘法次数更多,同时说明了提高运算速度必须舍弃一定的运算准确度.最后以分步傅里叶方法为准,分析了分步小波方法的误差,结果表明:对于一阶孤子,分步小波方法与分步傅里叶方法间的相对误差在1.2%左右波动.     

单边带付里叶变换频谱的相位修正

本文在简要阐述弗门(Forman)卷积处理和墨芝(Mertz)乘法处理两种相位修正方法之后,着重介绍单边带付里叶变换频谱的相位修正的一种新方法;给出了详细的理论推导;列出了它对理论上模拟的干涉图函数和实际干涉图的应用结果,并将此结果与弗门的卷积处理后的变换结果以及双边带变换结果进行了比较,效果良好,而且计算速度快于弗门的卷积方法;说明了这种新方法不仅理论上是成功的,而且在实际中也是可行的。     

利用分数傅里叶变换相关实现散斑相关测量

提出了一种在匹配滤波相关中利用分数傅里叶变换代替傅里叶变换实现散斑相关测量的方法.利用分数傅里叶变换的指数性质,采用把移变后的散斑图像先进行相位调制,再进行分数傅里叶变换的方法,有效地解决了分数傅里叶变换的移变性带来的谱移问题.编程模拟和拉伸试件位移场测量的结果表明,只要选择合适的分数傅里叶变换级次和相位调制函数,可以得到优于傅里叶变换相关的理想输出.     

渐进式频率-波数域全聚焦超声成像

为了提高全聚焦超声成像的质量和速度,提出了渐进式频率波数域全聚焦超声成像方法（GTFM-FW）。首先通过逐次激励超声相控阵各阵元并全孔径采集回波,得到全矩阵数据;然后通过傅里叶变换将全矩阵数据中的一组或多组对角线数据变换到频率波数域,对各组对角线数据的变换结果进行对齐并叠加;最后利用Stolt变换和二维逆傅里叶变换得到全聚焦成像结果。为了验证算法的有效性,对仿真点目标以及试块进行了详细成像实验。结果表明:本文方法可以通过改变全矩阵数据的使用量来实现成像分辨率与旁瓣干扰间的折中。并且由于采用频率波数域处理,在成像分辨率优于传统全聚焦成像算法的情况下,运算量大大降低。      

非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟

对大气湍流功率谱非均匀采样可以有效改善传统功率谱反演法低频采样严重不足的缺陷, 实现高精度的大气湍流相位屏的模拟. 但采用的直接求和运算计算复杂度高, 相位屏的模拟速度极慢. 将非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)引入到大气湍流相位屏的模拟, 可以实现相位屏的快速模拟. 从随机过程的谱分解出发, 将大气湍流相位随机过程表示为有限谐波分量叠加和的均方极限. 通过一个高斯核函数的卷积, 将非均匀分布的谐波复振幅映射到均匀网格空间, 进而利用快速傅里叶变换, 降低计算复杂度, 加快大气湍流相位屏的模拟速度. 以大气湍流的Kolmogorov 谱为例, 利用NUFFT仿真得到大气湍流相位屏, 并对相位屏的模拟精度、模拟速度和误差进行统计分析. 结果表明, NUFFT的引入可以实现快速、高精度的大气湍流相位屏的模拟.