炸药爆轰瞬时温度的实时测量

针对爆轰时刻光谱的特点,结合多光谱测温的理论基础,采用高速率线阵CCD,设计了瞬时多光谱爆轰测温系统。通过FPGA对各个模块进行控制,完成数据的采集、存储和传输;结合多项式回归算法,拟合出爆轰瞬间光谱信息的动态波形图。在标定过程中,采用两束激光特征谱线630和532nm进行CCD的标定,确定出对应的像元序号分别是175和270。对卤钨灯的表面温度进行实时监测表明:基于高速线阵CCD的多光谱测温系统可以完成多个时刻的瞬时光谱采集;在40MHz的高速时钟驱动下,CCD的帧频可以稳定工作在73kHz。     

瞬时多光谱爆温测量系统

本文针对国内外近年来常用的爆炸温度测量方法在原理、结构上的不足,提出了一种更符合实际测量要求的瞬时多光谱爆温测量系统,阐述了它的基本工作原理,给出了总体构成结构,并指出了这种新方案不同于以往方法的特点.利用该系统可在一次爆炸过程的100ns时间内完成四个时刻爆轰温度的测量,最后通过阶段实验结果证实了它的可行性.     

基于CPLD的线阵CCD光谱检测数据采集系统的研究

血液成分无创检测已成为生物医学工程领域关注的焦点和热点,其中以近红外血液成分检测最为突出,而动态光谱检测方法以能消除近红外血液成分检测中的个体差异和测量条件的影响备受研究者 的青睐。但是,由于动态光谱检测系统要求较高的幅值精度和高的时间分辨率,因此要求所采用的CCD(charge coupled device)系统进行较长时间的实时输出,其数据量较大,需要匹配高速数据传输模块 。文章介绍了一种基于CPLD(complex programmable logic device)的CCD数据采集系统,整个系统以CPLD为主芯片,它不仅为CCD提供工作时序信号,同时还控制信号调理、转换、传输模块中的采样率、 相关双采样的时序和数据的存储与传输。采用CPLD器件不但简化了系统结构,提高了整个系统的速度,而且达到了幅值精度和时间分辨率的要求。     

爆炸闪光脉冲波形实时采集与存储系统

介绍了一种针对爆炸时刻的测量而设计的爆炸波形实时采集与存储系统.该系统通过可编程逻辑阵列控制模数转换器的时序来完成数据实时采集,同时将采集到的数据实时存储到闪速存储器中.数据采集存储结束后,后系统通过PC/104总线传至PC/104计算机以便进行数据的后续处理获得完整的爆炸波形来判断爆炸时刻.     

爆炸闪光脉冲波形实时采集与存储系统

介绍了一种针对爆炸时刻的测量而设计的爆炸波形实时采集与存储系统.该系统通过可编程逻辑阵列控制模数转换器的时序来完成数据实时采集,同时将采集到的数据实时存储到闪速存储器中.数据采集存储结束后,后系统通过PC/104总线传至PC/104计算机以便进行数据的后续处理获得完整的爆炸波形来判断爆炸时刻.     

测量爆炸火焰真温的多光谱温度计的研制

研制了一种可用于大型爆炸现场的、测量爆炸火焰真温的多目标多光谱温度计.此温度计在爆炸的瞬间,同时对棱镜分光后的多个光谱带下的爆炸火焰辐射能量进行采集,利用二次测量法得出爆炸火焰的真温及发射率.在光路中采用了光纤远传技术和光纤耦合技术,极大程度上解决了仪器核心部分的防震、防爆、防电磁干扰的问题.采用高速采集和多级放大解决了爆炸时间短、温度变化剧烈、信号难于采集的问题,同时采用无线远传的结构保证了工作人员的安全.     

瞬态光谱法测量环氧丙烷爆轰温度

采用具有像增强功能的光谱探测器——增强型电荷耦合器件ICCD和DG535同步控制器,应用激波管技术和光纤光谱方法,由压力传感器监测爆燃转爆轰的过程,在解决了同步控制,防止误触发等问题后,从爆炸激波管的侧窗拍摄到了环氧丙烷由爆燃转变为爆轰时刻的曝光时间为2μs,分辨率达到0·2nm的瞬态发射光谱。对所测光谱进行强度定标后,可直接得到环氧丙烷爆轰时刻的热辐射背景,用黑体辐射公式按照最小二乘法原则对其进行拟合,得到了环氧丙烷的爆轰温度为2416K。此爆轰温度的获得,为进一步分析环氧丙烷爆燃转爆轰过程的微观机理提供了实验数据。     

基于CPLD的LED芯片光谱采集系统的研究

发光二极管(light emitting diode,LED)芯片的光谱检测是LED芯片规模化制造中的一项关键技术。根据光谱测量原理,针对LED芯片光谱测量应用的要求,文章研究了基于复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device, CPLD)的LED芯片光谱采集系统。以CPLD为主芯片,为线阵电荷耦合器件(charge coupled device, CCD)提供工作时序信号,同时控制信号调理、转换、传输模块中的采样率和数据的存储与传输。采用光栅单色仪作为分光器件,线阵CCD作为光电转换器件,检测LED芯片的相对光谱能量分布曲线,同时计算LED芯片光学特性的光谱参数。基于CPLD的LED芯片光谱采集系统简单、快速,同时能达到LED芯片光谱检测精度的要求。     

基于大功率LED的闪光成像速度测量系统

设计出一种非接触式高速运动物体速度测量系统,在CCD单帧曝光时间内利用闪光灯对飞行中的物体进行两次闪光照明,CCD对两个不同位置的飞行物体成像,设定两个光脉冲之间的时间间隔以及测量出两个物体像之间的距离即可算出其飞行速度.该系统能够进行实时测量,突破了空间单点测量技术的局限,可在同一幅图像上记录下不同时刻多个空间点目标的图像信息,以及同一时刻不同空间点目标的图像信息,从而可以获得目标运动的瞬时速度.     

基于大功率LED的闪光成像速度测量系统(英文)

设计出一种非接触式高速运动物体速度测量系统,在CCD单帧曝光时间内利用闪光灯对飞行中的物体进行两次闪光照明,CCD对两个不同位置的飞行物体成像,设定两个光脉冲之间的时间间隔以及测量出两个物体像之间的距离即可算出其飞行速度.该系统能够进行实时测量,突破了空间单点测量技术的局限,可在同一幅图像上记录下不同时刻多个空间点目标的图像信息,以及同一时刻不同空间点目标的图像信息,从而可以获得目标运动的瞬时速度.     

基于FPGA的无创伤血液成分光谱采集系统设计

血液成分检测是健康诊断的重要手段,常规的血液成分检测采用抽血的方法,不仅给病人带来痛苦,还存在交叉感染的风险。近红外光谱技术是无创伤血液成分检测中的研究热点。为满足近红外无创伤血液成分检测仪器对其光谱数据采集系统提出的高速、多通道和高信噪比的要求,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速、多通道光谱数据采集系统。该系统采用Altera公司Cyclone IV系列的FPGA芯片作为其微控制器,控制两片8通道的A/D芯片并行采集16通道的人体血液脉搏波光谱信号,采集到的数据在FPGA的控制下首先缓存在FPGA内部建立的乒乓RAM中,然后转存至外部SRAM芯片中,最后经USB总线传输至计算机。实验结果表明,在19 531 Hz的采样频率下,该系统能够高速并行采集16个通道的信号,重复性信噪比可达40 000∶1。此外,在该采样率下,系统可以采集到高信噪比的人体血液脉搏波信号,采集速度能够达到每秒305幅光谱图。该系统满足近红外无创伤血液成分检测仪器对于光谱数据采集系统的基本要求。该研究的主要创新点为将FPGA应用于近红外无创伤血液成分检测仪器的数据采集系统中,FPGA能够同时控制两片AD芯片进行16路人体血液脉搏波数据的高速并行采集,解决了单片机作为微控制器时无法实现多通道大量数据高速采集和储存的问题,使仪器的采集速度大大加快;同时使用FPGA内部资源建立乒乓RAM进行数据的缓冲,实现了不同位数数据从AD芯片到SRAM芯片的无缝连续传输。     

基于FPGA的超高速线阵CCD信号采集系统的设计与实现

线阵CCD已广泛应用于在线检测、图像识别等系统,目前高帧率采集系统多在200~500Hz之间。高速线阵CCD采集系统,如1K甚至10KHz以上的采集要求,设计难度大,电路实现复杂,需要专用处理器,产品成本高,提出了一种采用并行高速FPGA驱动线阵CCD,通过常规分立元件完成模拟信号处理,实现数字信号实时传输的方案。该方案不仅简化了硬件设计上的难度,在同等性能情况下,可实现每秒万帧的高速采样,大幅度降低了成本。方案选用Altera FPGA作为控制核心,实现高速信号采集的同时,在片上实现一定的图像算法,不仅加速了图像处理速度,同时降低了计算机的处理压力。最后,本电路通过USB2.0接口,完成数据的实时传输。设计具有高帧率、高灵敏度、性能稳定,便携使用等特点,同时还有一定的通用性,已应用于一些光学系统中。     

高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

基于SOPC的光信号数据采集解调系统设计

设计并实现了一种基于可编程单片式系统(SOPC)开发平台的光信号数据采集解调系统。通过现场可编程门阵列(FPGA)设计完成了光信号数据的采集、解调以及FLASH数据的实时存储和TCP/IP数据的实时传输。通过系统测试,验证了该系统具有工作性能稳定、功能完备、实时性高、适用范围广、可裁剪、可扩展等优点,在激光测试、光电信号处理等领域具有广泛的应用价值。     

傅里叶变换实时红外光谱复原的FPGA实现

为实时获取战场激光、大气污染物气体、毒气等待测物光谱信息的光谱复原,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA) 的实时光谱采集分析系统。该系统选用迈克尔逊干涉具和碲镉汞探测器获取待测光谱信息,将采集到的数据传入FPGA。利用硬件描述语言VerilogHDL在Xilinx FPGA芯片上依据傅里叶变换(FFT)实现干涉条纹到光谱数据的实时处理。实验结果表明,FPGA实际计算1 024点基2-FFT频谱分布信息与Matlab理论计算结果相同,可满足实时光谱探测的要求。     

High-speed fiber-optic spectrometer for signal demodulation of inteferometric fiber-optic sensors

We demonstrated a spectrometer that is capable of acquiring the spectra from interferometric fiber-optic sensors at high speed. The high spectrum acquisition rate is enabled by transforming the spectral information from frequency domain to time domain using a dispersive element and high-speed data acquisition devices. Preliminary results show that the prototype system can record 10,000 frames of spectra per second and achieve a spectrum measurement resolution of 15 nm. Better performance could be realized by using a Raman amplifier and by optimizing the parameters of the system and data processing methods.     

高速便携式近红外光栅光谱仪光电系统设计

设计制作了一种基于线阵CCD和USB2.0数据采集系统的高速便携式近红外光栅光谱仪。分光系统采用平面光栅、球面反射镜的准直和成像系统,实现了平谱面和较小的谱线弯曲（﹤4.2%）,利于CCD探测器接收。测控系统采用FPGA和USB2.0接口技术,不仅优化了硬件电路结构,而且大大提高了数据采集速度,最快可达2MB/S。对测量结果进行分析,并给出了波长标定结果。实验结果表明,该光谱仪高速便携,波长精度可达1nm。