基于激光多普勒原理的固体运动测量

发布时间：2017-12-26 00:13

  本文关键词：基于激光多普勒原理的固体运动测量　出处：《青岛科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：激光多普勒测速仪是一种基于激光的多普勒效应原理而研制成功的速度测量器,它的优势在于高测量精度、对运动物体表面无接触性、快速的动态响应以及大范围测量、高分析精度且不受恶劣测速环境所限制、可以测量出多维速度、能够判别速度方向等各个方面,在科研教育领域和工业测量领域以及交通生活领域都具有广泛的应用,尤其在轧钢等工业生产中能够完全代替传统的速度测量方式,并且提高轧钢质量。本文首先介绍了激光多普勒测速技术的背景及意义,后又介绍了固体激光多普勒测速技术的基本原理,并构建出一种双光束的固体激光多普勒测速系统。其中包括光路结构的选择、光学元件的选择、信号的检测以及信号处理电路的设计,同时也成功搭建出了测试速度的实验平台。目前在信号处理方面常用的手段是快速傅里叶变换(FFT),但是如果直接将FFT后得到的谱峰值作为实际多普勒信号频率估计值,计算出的瞬时速度存在精度较低的缺陷,这样难以满足高精度测量的需求。本文提出了一些高精度激光多普勒信号处理的方法,先用小波滤波的方法对原信号进行滤波,除去其他杂波的干扰,提高了信噪比。后加nutall窗函数,有效的限制了频谱泄漏,经快速傅里叶变换之后,采用Zoom—FFT对峰值附近频带进行了细化,运用基于Nuttall的三谱线插值对细化后的频谱进行校正,减小了栅栏效应与频谱干涉。利用Matlab构造模拟多普勒信号,对信号进行上述方法的验证对比。通过搭建实验平台,获取实际激光多普勒信号,并采用上述方法处理,得到的结果误差0.2%以内,通过对实验数据的分析和比较,验证了该实验系统所采用的方法的有效可行性,在速度测量的实时性以及精确度上有明显的优势。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN249;TH824

【参考文献】

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本文编号：1335026