基于TMS320VC5402的激光多普勒测速系统

介绍了激光多普勒测量技术的原理和差动后向散射测量方式以及数字信号处理式激光多普勒测速仪的设计方案.其中包括基于TMS320VC5402的多普勒信号采集卡硬件电路和软件设计.运用该测速仪对固体表面运动速度进行测量.对采集到的多普勒信号进行高通滤波处理,以提高信噪比,运用傅里叶变换处理数据,计算出运动目标的速度并与实际速度进行了比较.结果表明该系统用于固体表面速度的测量切实可行,精度可达到2%.     

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.     

基于静电耦合电容传感器的颗粒流动速度测量

建立了基于非接触圆环状静电耦合电容传感器的颗粒流动速度测量系统，并对稀相气力输送过程中不同含水率的颗粒进行了流动速度测量实验研究。结果表明：颗粒含水率严重影响静电与电容信号强度；颗粒流动过程中的低速聚团几乎不影响静电互相关速度测量结果，但会使得电容信号互相关速度偏离颗粒流动主流平均速度；通过对电容信号进行加窗处理可以准确提取颗粒流动过程中的主流平均速度和聚团速度。     

时频分析在激光多普勒信号处理中的应用

建立了用来检测微机电系统谐振器面内运动的激光差动多普勒系统,测量了谐振器的振动速度。在信号处理过程中,首先使用电路系统去除高频载波成分,然后基于Matlab平台,选取时频分析中的Wigner-Ville分布对采集进入计算机的多普勒信号进行分析。提取了其中的速度信息,并与用计数法处理的结果进行了比较。结果表明具有较好的效果。     

基于DISLab瞬时速度连续性的测量研究

通过金属导轨将小车的位移转换为电压信号,电压信号经微分放大处理后用DISLab电压传感器采集数据并计算,可得到小车运动过程中的各个时刻的瞬时速度。     

点式单波束多普勒测流系统的设计方法

为了加快多普勒流速计算速度和提高系统稳定性,提出基于FPGA技术的多普勒测速的设计方法,其中包括信号发射电路和信号接收电路。首先通过M码进行二相相移键控信号的调制,减少了回波误差、增加信号发射能量,有效地降低了水中超声波的能量耗散对信号提取的影响。然后对回波信号进行二相解调,并利用复自相关算法进行分析处理。最后,通过测速实验对所提方法进行验证。实验结果表明,所提方法不仅具有较低的实验误差而且具有较高的可靠性。     

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...     

多通道热释电IRFPA图像拼接采集系统

为了实现分辨率高的大规模热释电IRFPA探测器,设计了多路通道并行输出的读出电路。针对多路输出的热释电IRFPA探测器,依据热释电探测的时序要求,设计了图像拼接采集系统。利用外部驱动信号控制采集卡的触发及采样时钟,由斩波器同步信号判断热释电探测器的亮场及暗场信号。构造PC-DAQ虚拟仪器系统对多通道输出的热释电型IRFPA进行多路并行图像采集,并对每路图像信号进行亮、暗场判断后进行差分处理,通过软件拼接处理成一副完整的图像,最终在软件平台上显示。对实验室研制的160列120行双通道读出及320列120行四通道读出的热释电读出电路进行了图像采集实验,对于同样阵列大小的单通道读出探测器,双通道结构读出速度提高了1倍,四通道结构读出速度提高了3倍。通过采集成像实验验证了系统的可行性。     

一种块处理模式数字滤波器的DSP实现

 对称FIR(有限冲激响应)滤波器的严格的线性相位特性和系统稳定性在数据传输、图像处理等领域得到了广泛的应用。基于单点处理模式的传统数字滤波器能实时处理点信号,但在处理图像、语音等帧信号时,速度较慢,实时性不强。针对这个问题提出了块处理模式的解决方案。通过分析FIR滤波器的原理,设计出基于块处理模式的对称FIR滤波器,并在TMS320C5510芯片中实现。介绍了基于双指针循环寻址的滤波算法,并给出了相应的主要程序。计算机试验仿真表明块处理模式方案提高了帧信号的处理速度,滤波性能良好。     

基于复调制的ZFFT算法在轨道电路信号检测中的应用

随着铁路列车速度不断提高,轨道电路信号面临的干扰也越来越复杂,如何更加准确的检测出轨道电路信号参数成为了越来越重要的课题。由于轨道电路移频信号采用频率参数传递控制信息,因此通过提高信号频谱分辨率的思路来提高信号的可靠性,结合基于复调制的ZFFT算法在信号频谱局部细化领域的优势,考虑轨道电路信号在频域范围内的分布特性,针对轨道电路信号(FSK信号)的可靠检测提出了基于复调制的ZFFT算法,该算法通过将信号频谱中感兴趣的局部频段进行精细化处理,来提高频谱的分辨率。并通过仿真进行验证,仿真结果表明此方法检测到的移频信号低频满足误差标准,提高了轨道电路信号检测的可靠度。     

Ultrasonic distance and velocity measurement using a pair of LPM signals for cross-correlation method: improvement of Doppler-shift compensation and examination of Doppler velocity estimation

Real-time distance measurement of a moving object with high accuracy and high resolution using an ultrasonic wave is difficult due to the influence of the Doppler effect or the limit of the calculation cost of signal processing. An over-sampling signal processing method using a pair of LPM signals has been proposed for ultrasonic distance and velocity measurement of moving objects with high accuracy and high resolution. The proposed method consists of cross correlation by single-bit signal processing, high-resolution Doppler velocity estimation with wide measurement range and low-calculation-cost Doppler-shift compensation. The over-sampling cross-correlation function is obtained from cross correlation by single-bit signal processing with low calculation cost. The Doppler velocity and distance of the object are determined from the peak interval and peak form in the cross-correlation function by the proposed method of Doppler velocity estimation and Doppler-shift compensation. In this paper, the proposed method of Doppler-shift compensation is improved. Accuracy of the determined distance was improved from approximately within ±140 μm in the previous method to approximately within ±10 μm in computer simulations. Then, the proposed method of Doppler velocity estimation is evaluated. In computer simulations, accuracy of the determined Doppler velocity and distance were demonstrated within ±8.471 mm/s and ±13.87 μm. In experiments, Doppler velocities of the motorized stage could be determined within ±27.9 mm/s.     

浅海随机相位起伏声场中速度估计的互谱分析方法

浅海条件下,目标运动速度是基于波导不变量声源被动定位的关键因素,利用浅海波导环境下的声场简正波理论,研究了浅海随机相位起伏的波束域声场互相关信号的特点,并通过声速剖面的二阶统计量对随机相位扰动进行了有效的补偿,提出利用波束域声场互相关信号进行谱分析的速度估计方法,仿真实验表明了该方法的有效性。利用2013年7月海试实验数据,该方法准确的估计出了目标的速度,并与GPS实测速度对比,速度估计的相对误差在10%以内。     

Velocity scales for Mars Mössbauer data

Raw Mössbauer data acquired from surface rocks and soils by two Mars Exploration Rovers (MERs) are being made available on-line to the general science community for independent analysis and interpretation. The data are released as counts per channel, so a velocity scale must be defined. The Windows-based computer program MERView does this in two steps. In the first, a scale proportional to the true velocity is derived by adjusting the magnitudes of the drive error signal and a phase shift. This report focuses on the second step, in which mm/s units are assigned to the proportional scale by comparing laboratory-measured α-iron peak positions with those of spectra of the internal MER calibration targets. We contrast MERView-derived velocity scales for different MER measurement conditions with the velocity scales provided on-line by the MER team, and conclude that independent velocity calibration is generally desirable.     

利用正弦调频信号的宽带速度敏感特性抑制混响

有源声呐探测水中低速目标时,混响与目标回波的频率接近,目标回波与混响分离困难.根据运动目标与产生混响的散射体在速度域的差异,利用正弦调频信号(SFM)的速度敏感特性实现目标回波与混响的有效分离.推导了 SFM信号宽带混响抑制能力与速度分辨模糊之间的约束关系,建立了波形优化设计的搜索模型.通过多普勒滤波处理将数据从频率域...     

1.06 μm相干激光雷达动目标多普勒信号探测

介绍了一套1.06 μm脉冲式相干激光雷达测速演示系统.采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的Q开关高重复频率Nd∶YAG激光器为发射源,实现稳定的单频输出.通过外差式相干探测的方法,利用转速0~60 Hz可调、直径为10 cm的转盘为运动目标,回波信号被带宽为3.5 GHz的高速光电探测器响应后,经采样率为2.5 GS/s的A/D采样,输送到基于LabVIEW信号处理系统中,从而测量不同转速下的多普勒频移,各测速点的多普勒频移测量结果相对误差在3%以内.针对测量中存在的误差从激光器输出线宽和测速系统准确度两方面进行了误差分析,并提出了改进措施.演示系统的良好重复性证实了这种相干激光雷达系统的可行性.     

光纤激光自混合散斑远程测速研究

推导出了等效Fabry-Perot腔输出光强的表达式,结合Labview和Matlab软件编写了自适应噪声抵消器.提出了将自适应噪声抵消器应用到激光散斑信号的去噪处理,并通过计算散斑频谱能量密度推算出了被测目标的速度.基于Labview软件编写了监控程序,通过以太网实现了远程控制激光散斑信号对运动物体速度的实时测量.     

A multifrequency scintillation method for ocean flow measurement.

The transverse flow of inhomogeneous fluid produces fluctuation of the acoustic signal passing through it. The coherence of frequency-spaced signal fluctuation is related to the advection of the inhomogeneous medium through the sound path, thus providing a basis for the current velocity measurement. This method can be considered to be the "frequency-domain" version of the conventional scintillation approach to the current velocity registration based on the measurement of the signal correlation transmitted from the source to the two separated in space receivers (space-domain scintillation) [S. Clifford and D. Farmer, J. Acoust. Soc. Am. 74, 1826-1832 (1983)]. The sensitivity of the method depends on the features of the ocean fine structure, which is determined mainly by the internal waves and turbulence. To estimate the sensitivity of the multifrequency method of transverse current probing, the coherence function of two signals propagating through a frozen and moving internal wave field and through the turbulence is considered. The application of the multifrequency signal allows estimation of the fine-structure parameters as well as the current velocity.     

High precision length measurement by means of multi-sensory laser-feedback interferometry

We present a novel velocity and length measuring instrument based on laser-feedback interferometry. Uncertainties down to 10⁻⁴ in length measurement of moving materials can be achieved by combining the measurement signals of two separate sensors. Furthermore, the dependence on parameters like the angle of incidence can be eliminated mathematically and no accurate alignment is required. The signal processing unit utilizes a real-time fast Fourier transformation. Thus, good signal-to-noise ratios and very accurate measurements of most scattering surfaces used in industrial production are possible.     

激光干涉测速技术在内弹道弹丸速度测量中的应用研究

 利用任意反射面激光干涉测速（VISAR）系统以及全光纤位移干涉仪（FDI）,测量了线膛炮弹丸速度,获得了线膛炮弹丸在0~491 μs内从零加速到140 m/s的速度历史,弹丸运动了20.7 mm,出炮口时的弹丸速度为817 m/s。实验结果表明,影响激光干涉测速技术在内弹道测量中应用的主要因素是炮口烟。研究结果对于深入探索激光干涉测速技术在内弹道测量中的应用有重要的参考意义。     

基于PASCO数据采集装置的激光测速实验探究

探究了基于光多普勒效应和PASCO数据采集装置的激光测速实验,分别获取了液体流速和固体(光纤探针)运动速度的多普勒信号,利用多普勒信号可以测定它们的速度,并用“双光纤测速法”对比说明了测固体运动速度的精度.