电缆激光多普勒在线计米系统
发布时间：2021-12-09 16:59
目前电缆长度在线测量精度较低,为了实现电缆生产过程中长度在线高精度测量,本文设计了基于激光多普勒测速原理的电缆在线计米系统。该系统通过检测运动电缆表面散射光的多普勒频移,获取运动电缆的速度信息,通过速度对时间的积分实现对运动电缆长度的在线测量。本文主要的研究内容:设计了测量系统的整体方案,搭建了一种结构紧凑、布局合理的双光束双散射型光路,并对激光器、光电探测器以及光学透镜等器件进行了合理的选型,同时设计了上位机的软件算法。结合固体多普勒信号的特点,设计了一套激光多普勒信号处理方案。提出了基于有限长单位冲激响应滤波器（FIR）的滤波带自适应选择算法,有效的滤掉多普勒基底信号和部分噪声,提高了信噪比;利用FFT结合能量重心校正技术实现了多普勒信号频率的准确提取。分析并设计了以FPGA为核心的系统硬件电路。设计了用于多普勒信号前置预处理的放大、滤波电路;完成了FPGA外围电路的分析及设计;设计了千兆以太网接口电路,实现了与上位机的通讯;完成了整个硬件电路的PCB板的设计。在实验室条件下,分别进行了标定实验,对比测量实验。对本文提出的基于FIR的滤波带自适应选择算法以及激光多普勒在线计米系统的...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光多普勒产品(a)德国elovis公司激光多普勒测量仪(b)英国Proton公司的激光多普勒测速测长仪
图 2-5 激光二极管及其安装座电探测器的选型探测器是将光学多普勒信号转换为电信号的重要器件，应根率范围和散射光的强度进行选择，重点综合考虑响应频率、放要参数。一般多普勒测速测长仪中常用的光电探测器主要有倍增管、雪崩光电二极管[38]。当散射光较强时，利用光电二的信噪比，而且装置简单，价格低廉；当散射光较弱时，光较低，其输出信号较小，需要引入前置放大单元，不可避免信噪比，此时应选用光电倍增管或雪崩光电二极管。光电倍大倍数，响应时间短，灵敏度高等优点，但其量子效率的峰，在 640nm 波长处灵敏度不高，并且所需电压较大，体积较极发射和倍增的过程中会产生统计噪声，以及热发射产生的有较大影响。雪崩光电二极管体积小、灵敏度高、响应速度
第 2 章 电缆激光多普勒在线计米系统设计位机应用程序主要包括数据通信、数据处理及数据显示。数据通 FPGA 通过千兆以太网传来的多普勒频率；数据处理是将接收到结合系统测量系数计算出电缆运行的速度，并通过速度对时间的缆在线运行的长度；数据显示主要是实现电缆运行速度及运行长，方便用户对电缆运行状态的实时监测，在线获取电缆运行的长度位机的应用程序流程图如图 2-6 所示。体系统 UI 显示界面如图 2-7 所示。主要由速度和长度显示部分、以及控制部分组成。速度和长度显示部分负责实时显示电缆运行户对电缆运行状态的监测；通讯信息部分负责显示上位机及 FPG及端口信息；控制部分则用于用户对整个软件界面的设置，包括动、电缆长度复位及退出程序等操作。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光多普勒测速仪的频域自适应阈值检测[J]. 聂延举,孟照魁,胡姝玲,范哲,李军. 红外与激光工程. 2016(04)
[2]半导体激光器稳频技术[J]. 韩顺利,仵欣,林强. 红外与激光工程. 2013(05)
[3]激光多普勒测速技术原理及其应用[J]. 陈益萍. 电子世界. 2013(07)
[4]能量重心校正法在提高激光多普勒测速精度中的应用[J]. 于啸,洪光烈,凌元,崔桂华,舒嵘. 激光与光电子学进展. 2012(09)
[5]小波消噪在外差式激光多普勒振动测量中的应用[J]. 燕帅,尚建华,刘玉英,赵曙光. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[6]激光多普勒测速仪中的频谱分析技术[J]. 刘帆,金世龙. 红外与激光工程. 2012(06)
[7]自适应滤波技术在激光多普勒测速仪中的应用[J]. 刘帆,金世龙,周健. 应用光学. 2012(03)
[8]激光多普勒测速仪方向辨别及低速测量的研究[J]. 周健,魏国,龙兴武. 红外与激光工程. 2012(03)
[9]采用视频图像的激光干涉测长技术[J]. 王凤鹏,赵成果,廖志孟,廖志伟,尹真,郭金水. 红外与激光工程. 2011(06)
[10]用于车载自主惯导系统的激光多普勒测速仪[J]. 周健,龙兴武. 中国激光. 2010(05)
博士论文
[1]用于车载自主导航激光多普勒测速仪的初步研究[D]. 周健.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于FPGA的IIR数字滤波器设计[D]. 王梦远.东南大学 2016
[2]激光多普勒测速仪的关键技术研究[D]. 张月静.河北工业大学 2015
[3]基于FPGA的FFT算法设计与实现[D]. 李橙橙.西安电子科技大学 2014
[4]基于FPGA的FIR滤波器设计与实现[D]. 郑运冬.复旦大学 2013
[5]固体激光多普勒测速仪的设计[D]. 陈益萍.重庆大学 2013
[6]激光多普勒测速仪的设计[D]. 袁红.重庆大学 2012
[7]多普勒测速系统的信号处理技术研究[D]. 申越.浙江大学 2011
[8]基于FPGA技术的相位频率跟踪方法的研究[D]. 周群.北京化工大学 2009
[9]基于激光多普勒效应的回转体直径测量技术研究[D]. 赵登.西安理工大学 2008
[10]基于DSP芯片的激光多普勒测速仪的设计[D]. 韩微微.大连理工大学 2007
本文编号：3530973
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光多普勒产品(a)德国elovis公司激光多普勒测量仪(b)英国Proton公司的激光多普勒测速测长仪
图 2-5 激光二极管及其安装座电探测器的选型探测器是将光学多普勒信号转换为电信号的重要器件，应根率范围和散射光的强度进行选择，重点综合考虑响应频率、放要参数。一般多普勒测速测长仪中常用的光电探测器主要有倍增管、雪崩光电二极管[38]。当散射光较强时，利用光电二的信噪比，而且装置简单，价格低廉；当散射光较弱时，光较低，其输出信号较小，需要引入前置放大单元，不可避免信噪比，此时应选用光电倍增管或雪崩光电二极管。光电倍大倍数，响应时间短，灵敏度高等优点，但其量子效率的峰，在 640nm 波长处灵敏度不高，并且所需电压较大，体积较极发射和倍增的过程中会产生统计噪声，以及热发射产生的有较大影响。雪崩光电二极管体积小、灵敏度高、响应速度
第 2 章 电缆激光多普勒在线计米系统设计位机应用程序主要包括数据通信、数据处理及数据显示。数据通 FPGA 通过千兆以太网传来的多普勒频率；数据处理是将接收到结合系统测量系数计算出电缆运行的速度，并通过速度对时间的缆在线运行的长度；数据显示主要是实现电缆运行速度及运行长，方便用户对电缆运行状态的实时监测，在线获取电缆运行的长度位机的应用程序流程图如图 2-6 所示。体系统 UI 显示界面如图 2-7 所示。主要由速度和长度显示部分、以及控制部分组成。速度和长度显示部分负责实时显示电缆运行户对电缆运行状态的监测；通讯信息部分负责显示上位机及 FPG及端口信息；控制部分则用于用户对整个软件界面的设置，包括动、电缆长度复位及退出程序等操作。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光多普勒测速仪的频域自适应阈值检测[J]. 聂延举,孟照魁,胡姝玲,范哲,李军. 红外与激光工程. 2016(04)
[2]半导体激光器稳频技术[J]. 韩顺利,仵欣,林强. 红外与激光工程. 2013(05)
[3]激光多普勒测速技术原理及其应用[J]. 陈益萍. 电子世界. 2013(07)
[4]能量重心校正法在提高激光多普勒测速精度中的应用[J]. 于啸,洪光烈,凌元,崔桂华,舒嵘. 激光与光电子学进展. 2012(09)
[5]小波消噪在外差式激光多普勒振动测量中的应用[J]. 燕帅,尚建华,刘玉英,赵曙光. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[6]激光多普勒测速仪中的频谱分析技术[J]. 刘帆,金世龙. 红外与激光工程. 2012(06)
[7]自适应滤波技术在激光多普勒测速仪中的应用[J]. 刘帆,金世龙,周健. 应用光学. 2012(03)
[8]激光多普勒测速仪方向辨别及低速测量的研究[J]. 周健,魏国,龙兴武. 红外与激光工程. 2012(03)
[9]采用视频图像的激光干涉测长技术[J]. 王凤鹏,赵成果,廖志孟,廖志伟,尹真,郭金水. 红外与激光工程. 2011(06)
[10]用于车载自主惯导系统的激光多普勒测速仪[J]. 周健,龙兴武. 中国激光. 2010(05)
博士论文
[1]用于车载自主导航激光多普勒测速仪的初步研究[D]. 周健.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于FPGA的IIR数字滤波器设计[D]. 王梦远.东南大学 2016
[2]激光多普勒测速仪的关键技术研究[D]. 张月静.河北工业大学 2015
[3]基于FPGA的FFT算法设计与实现[D]. 李橙橙.西安电子科技大学 2014
[4]基于FPGA的FIR滤波器设计与实现[D]. 郑运冬.复旦大学 2013
[5]固体激光多普勒测速仪的设计[D]. 陈益萍.重庆大学 2013
[6]激光多普勒测速仪的设计[D]. 袁红.重庆大学 2012
[7]多普勒测速系统的信号处理技术研究[D]. 申越.浙江大学 2011
[8]基于FPGA技术的相位频率跟踪方法的研究[D]. 周群.北京化工大学 2009
[9]基于激光多普勒效应的回转体直径测量技术研究[D]. 赵登.西安理工大学 2008
[10]基于DSP芯片的激光多普勒测速仪的设计[D]. 韩微微.大连理工大学 2007
本文编号：3530973
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