火焰触发器自适应控制与灵敏度标定技术
发布时间：2021-07-27 11:08
火焰触发器主要用于探测身管武器弹丸击发瞬间产生的火焰或空中爆炸弹药产生的火光,实时输出同步触发信号,触发弹道测试设备开始进入工作状态,已在兵器试验过程中得到广泛应用。在实际工程使用中仍存在以下问题:一是探测灵敏度动态范围小,不同试验场合下易出现信号饱和输出误触发信号,或探测灵敏度低无法输出触发信号的问题,引起试验失效;二是目前火焰触发器探测灵敏度没有定量的评价指标,无法有效评判火焰触发器的探测性能。针对上述问题,本课题基于输入信号自身幅值特性,设计了火焰触发器用自适应信号处理电路,拓宽了火焰触发器的探测灵敏度的动态范围,同时研究一种火焰触发器探测灵敏度标定方法。论文研究内容包括以下四个方面:1)提出火焰触发器的总体设计方案。分析枪口焰的光谱特性和信号频率特性,确定火焰触发器的设计方案,完成光电探测分系统器件选型,利用红外滤光片滤除可见光的干扰,提高触发的可靠性;2)设计自适应信号处理电路。信号处理电路根据输入信号幅值特性进行自适应放大,通过乘除运算实现,峰值采集电路采集输入信号峰值,设定值与该峰值信号相除得到控制电压,控制电压与输入信号相乘,实现对输入信号的自适应放大;3)建立火焰触发...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AGC环路结构
1.2.2 自动增益控制技术研究现状现有火焰触发器内部是固定增益的信号处理电路，当输入信号幅值过大或过小，容易出现饱和或无信号输出问题，动态范围有限，为解决该问题，需设计一种增益随输入信号大小自动调节的信号处理电路-自动增益控制电路，笔者查阅、总结了先前工作者研究成果，对 AGC 电路工作过程、工作原理以及主要分类进行总结。AGC 环路结构如图 1.1 所示，最简单的 AGC 电路由四部分组成：可变增益放大器（variable gain amplifier，VGA）、峰值检测电路、比较电路、低通滤波电路。AGC 电路工作原理：输入信号为 Vin，Vin通过可变增益放大器，到达峰值检测电路，峰值检测电路采集 Vout信号的峰值 Vm，Vm与参考电压 Vref通过比较器进行比较，比较器输出信号经过低通滤波生成直流控制信号 Vc，Vc调节可变增益放大器放大倍数，当输出信号 Vout大于比较器参考电压 Vref时，Vc调节 VGA 增益减小当输出信号 Vout小于比较器参考电压 Vref时，Vc调节 VGA 增益减小，直到 Vout=Vref时，增益保持不变，环路增益控制达到动态平衡，即通过 AGC 环路的控制，无论输入信号 Vin幅度如何变化，输出信号 Vout最终都会保持在固定电平[10,11]，AGC 功能示意图如图 1.2 所示。
有指数电压产生电路，作用是匹配增益控制信号与增益值之间关系；数字 AGC，控制信号通过数字电路产生，通过 ADC 采集 Vout信号的峰值，数字处理器根据采集结果产生对应增益控制位，调节 VGA 增益，数字 AGC 主要特点是增益离散变化[13]。2) 反馈类型根据 AGC 环路反馈类型，可将 AGC 分为前馈型 AGC 和反馈型 AGC[14]，如图 1.3所示。反馈型 AGC 工作过程：输入信号经过 VGA，VGA 对该信号进行一定倍数放大（默认原始增益），峰值采集电路对 VGA 输出信号进行幅值采集，并将采集结果送至比较器与参考电压进行比较，比较结果通过滤波之后作为控制信号调节 VGA 增益，此过程循环往复，直到输出结果稳定，由于控制信号产生与 VGA 输出信号值有关，控制信号又用来调节 VGA 增益，此种电路方式称为反馈型 AGC。前馈型 AGC 工作过程更为简单，输入信号到达 VGA 之前被分成两路，一路经过峰值采集电路和比较电路生成控制信号，该控制信号调节 VGA 增益，当另一路信号通过时，VGA 增益已经调节完毕，从工作过程来说前馈型一个显著的优点是信号检测与增益控制并行，响应迅速，不需要建立时间，而反馈型 AGC 则更加稳定，也具有更好的线性度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高原环境下天幕靶探测电路设计[J]. 袁云,田会,吴斌. 测试技术学报. 2017(01)
[2]弹丸时间零点获取方法的现状和发展趋势[J]. 侯建强,韩壮志,王宁可. 火力与指挥控制. 2015(07)
[3]高精度小信号峰值检测电路的设计[J]. 全丽希,李跃忠,熊永康. 仪表技术. 2014(07)
[4]弹丸出炮口时间测试方法研究[J]. 王宝元,钞红晓,邵小军,张鹏飞,曹馨,洪丽娜. 兵工学报. 2012(06)
[5]峰值检测电路中过峰时刻判断方法研究[J]. 朱金涞,毛翔,朱高剑. 电子元器件应用. 2012(05)
[6]PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计[J]. 杨小优,唐政维,周平,席静,向导. 电子质量. 2012(03)
[7]天幕靶灵敏度反演算法[J]. 魏建凯,倪晋平. 电子测量与仪器学报. 2012(01)
[8]天幕靶灵敏度标定方法研究[J]. 倪晋平,杜文斌,董涛. 西安工业大学学报. 2011(03)
[9]LED可控恒流源驱动系统设计[J]. 黄丽霞. 宁德师专学报(自然科学版). 2011(01)
[10]天幕靶灵敏度的标定方法与试验[J]. 杜文斌,范军旗. 光电技术应用. 2011(01)
博士论文
[1]微弱信号检测的盲源分离方法及应用研究[D]. 王坤朋.重庆大学 2014
硕士论文
[1]外弹道测试触发技术研究[D]. 鲁道阳.西安工业大学 2018
[2]一种TDD通信的快速AGC电路的研究与设计[D]. 夏文娟.山东大学 2016
[3]光电二极管阵列光幕探测与处理电路设计[D]. 陆遥.西安工业大学 2016
[4]ZigBee接收机数字控制AGC和LNA的设计研究[D]. 赵中阳.西安电子科技大学 2015
[5]导航接收机中可变增益放大器的研究与设计[D]. 王瑜.西安电子科技大学 2015
[6]蓝色背景光下天幕靶测速技术研究[D]. 吴斌.西安工业大学 2015
[7]北斗导航接收机中自动增益控制芯片的研究与设计[D]. 付成名.华南理工大学 2014
[8]瞬态目标多光谱复合探测研究[D]. 王储.西安工业大学 2014
[9]测速天幕靶检定装置与检定方法[D]. 仵阳.西安工业大学 2014
[10]近距离目标激光探测性能研究[D]. 李嫣然.西安工业大学 2014
本文编号：3305664
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AGC环路结构
1.2.2 自动增益控制技术研究现状现有火焰触发器内部是固定增益的信号处理电路，当输入信号幅值过大或过小，容易出现饱和或无信号输出问题，动态范围有限，为解决该问题，需设计一种增益随输入信号大小自动调节的信号处理电路-自动增益控制电路，笔者查阅、总结了先前工作者研究成果，对 AGC 电路工作过程、工作原理以及主要分类进行总结。AGC 环路结构如图 1.1 所示，最简单的 AGC 电路由四部分组成：可变增益放大器（variable gain amplifier，VGA）、峰值检测电路、比较电路、低通滤波电路。AGC 电路工作原理：输入信号为 Vin，Vin通过可变增益放大器，到达峰值检测电路，峰值检测电路采集 Vout信号的峰值 Vm，Vm与参考电压 Vref通过比较器进行比较，比较器输出信号经过低通滤波生成直流控制信号 Vc，Vc调节可变增益放大器放大倍数，当输出信号 Vout大于比较器参考电压 Vref时，Vc调节 VGA 增益减小当输出信号 Vout小于比较器参考电压 Vref时，Vc调节 VGA 增益减小，直到 Vout=Vref时，增益保持不变，环路增益控制达到动态平衡，即通过 AGC 环路的控制，无论输入信号 Vin幅度如何变化，输出信号 Vout最终都会保持在固定电平[10,11]，AGC 功能示意图如图 1.2 所示。
有指数电压产生电路，作用是匹配增益控制信号与增益值之间关系；数字 AGC，控制信号通过数字电路产生，通过 ADC 采集 Vout信号的峰值，数字处理器根据采集结果产生对应增益控制位，调节 VGA 增益，数字 AGC 主要特点是增益离散变化[13]。2) 反馈类型根据 AGC 环路反馈类型，可将 AGC 分为前馈型 AGC 和反馈型 AGC[14]，如图 1.3所示。反馈型 AGC 工作过程：输入信号经过 VGA，VGA 对该信号进行一定倍数放大（默认原始增益），峰值采集电路对 VGA 输出信号进行幅值采集，并将采集结果送至比较器与参考电压进行比较，比较结果通过滤波之后作为控制信号调节 VGA 增益，此过程循环往复，直到输出结果稳定，由于控制信号产生与 VGA 输出信号值有关，控制信号又用来调节 VGA 增益，此种电路方式称为反馈型 AGC。前馈型 AGC 工作过程更为简单，输入信号到达 VGA 之前被分成两路，一路经过峰值采集电路和比较电路生成控制信号，该控制信号调节 VGA 增益，当另一路信号通过时，VGA 增益已经调节完毕，从工作过程来说前馈型一个显著的优点是信号检测与增益控制并行，响应迅速，不需要建立时间，而反馈型 AGC 则更加稳定，也具有更好的线性度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高原环境下天幕靶探测电路设计[J]. 袁云,田会,吴斌. 测试技术学报. 2017(01)
[2]弹丸时间零点获取方法的现状和发展趋势[J]. 侯建强,韩壮志,王宁可. 火力与指挥控制. 2015(07)
[3]高精度小信号峰值检测电路的设计[J]. 全丽希,李跃忠,熊永康. 仪表技术. 2014(07)
[4]弹丸出炮口时间测试方法研究[J]. 王宝元,钞红晓,邵小军,张鹏飞,曹馨,洪丽娜. 兵工学报. 2012(06)
[5]峰值检测电路中过峰时刻判断方法研究[J]. 朱金涞,毛翔,朱高剑. 电子元器件应用. 2012(05)
[6]PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计[J]. 杨小优,唐政维,周平,席静,向导. 电子质量. 2012(03)
[7]天幕靶灵敏度反演算法[J]. 魏建凯,倪晋平. 电子测量与仪器学报. 2012(01)
[8]天幕靶灵敏度标定方法研究[J]. 倪晋平,杜文斌,董涛. 西安工业大学学报. 2011(03)
[9]LED可控恒流源驱动系统设计[J]. 黄丽霞. 宁德师专学报(自然科学版). 2011(01)
[10]天幕靶灵敏度的标定方法与试验[J]. 杜文斌,范军旗. 光电技术应用. 2011(01)
博士论文
[1]微弱信号检测的盲源分离方法及应用研究[D]. 王坤朋.重庆大学 2014
硕士论文
[1]外弹道测试触发技术研究[D]. 鲁道阳.西安工业大学 2018
[2]一种TDD通信的快速AGC电路的研究与设计[D]. 夏文娟.山东大学 2016
[3]光电二极管阵列光幕探测与处理电路设计[D]. 陆遥.西安工业大学 2016
[4]ZigBee接收机数字控制AGC和LNA的设计研究[D]. 赵中阳.西安电子科技大学 2015
[5]导航接收机中可变增益放大器的研究与设计[D]. 王瑜.西安电子科技大学 2015
[6]蓝色背景光下天幕靶测速技术研究[D]. 吴斌.西安工业大学 2015
[7]北斗导航接收机中自动增益控制芯片的研究与设计[D]. 付成名.华南理工大学 2014
[8]瞬态目标多光谱复合探测研究[D]. 王储.西安工业大学 2014
[9]测速天幕靶检定装置与检定方法[D]. 仵阳.西安工业大学 2014
[10]近距离目标激光探测性能研究[D]. 李嫣然.西安工业大学 2014
本文编号：3305664
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