蓄能器作為液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中重要的組成部分,是保證液壓機(jī)工作運(yùn)行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對(duì)蓄能器內(nèi)液位、液壓等參數(shù)的測試主要通過蓄能器活塞位置測試獲得,由于傳統(tǒng)的液位測試裝置不滿足蓄能器內(nèi)測試環(huán)境的要求,課題結(jié)合雷達(dá)測試的優(yōu)良特點(diǎn),提出了一種120GHz線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW-Linear Frequency Modulated Continuous Wave)雷達(dá)位移測試裝置。在分析了LFMCW雷達(dá)測量的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合差頻信號(hào)時(shí)頻域特點(diǎn)和處理方式,設(shè)計(jì)的雷達(dá)活塞位移測試裝置主要包括微控制器單元、調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元、收發(fā)一體化單元、基帶放大單元以及電源管理單元五個(gè)部分,微控制器單元以STM32芯片為核心進(jìn)行外圍控制及差頻信號(hào)處理,使用ADF4169頻綜芯片完成所需的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生,基于Silicon Radar的TRX_120_RFE單片毫米波集成電路完成雷達(dá)前端的收發(fā)及差頻信號(hào)的輸出。在對(duì)弱差頻信號(hào)的濾波、放大、采集處理后,通過串口傳出距離信息。通過Matlab對(duì)ADC采樣的差頻信號(hào)進(jìn)行小波去趨勢處理后,使得FFT近距離處理更穩(wěn)定;為提高測試精度,對(duì)差頻信號(hào)的處理采用基于FFT技術(shù)的線性調(diào)頻Z變換(CZT)以及對(duì)譜峰估計(jì)的頻移補(bǔ)償算法,并進(jìn)行了仿真分析和實(shí)際信號(hào)處理驗(yàn)證,選擇了實(shí)時(shí)處理單元的最佳處理方案。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明:在1.5m的單一靜目標(biāo)距離測試范圍內(nèi),測距精度可達(dá)到2cm。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH137.81
【部分圖文】：

4cm×4cm×0.15cm；500mW。礎(chǔ)達(dá)結(jié)構(gòu)射信號(hào)頻率隨時(shí)間呈線性變化時(shí)，則稱為線性調(diào)頻連續(xù)距系統(tǒng)如圖 2.1 所示，主要分為頻率源、收發(fā)支路、收五部分。收發(fā)支路主要由功分器、混頻器、低噪放等單變頻、下變頻處理，其中低噪放大器噪聲系數(shù)比較低，，且通過抑制噪聲信號(hào)使得系統(tǒng)靈敏度相對(duì)提高，信噪用場景進(jìn)行選擇，采用收發(fā)隔離可免去環(huán)形器等器件使要完成模擬及數(shù)字部分的信號(hào)處理。

圖 2.2 收發(fā)信號(hào)時(shí)頻圖部分為發(fā)射信號(hào)tf ，黑色虛線為回波信號(hào)rf ，掃描帶寬時(shí)間為 ，0f 為起始頻率，設(shè)c 表示光速，R 表示靜目射信號(hào)的頻率tf 和回波信號(hào)信號(hào)的頻率rf 可以分別表tdtdftftt()f0 ，t (0, T](τ)()f0 t dtdftftr，t ( , T ]差頻bf 表示為：T*c2*B*R*τ()b dtdftfffttr，t ( , T]看出，差頻信號(hào)與距離信息正相關(guān)，系統(tǒng)中差頻信號(hào)由頻濾波后獲得。對(duì)發(fā)射信號(hào) ( )txv t 及接收信號(hào) ( )rxv t 的瞬

且具有快速和慢速波形產(chǎn)生能力。毫米波雷達(dá)芯片多為裸芯片，考慮到封裝工藝的復(fù)雜性以及高成本，設(shè)計(jì)選用單片集成芯片 TRX-120GHz 傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。該芯片功耗為 380mw，支持 CW 及 FMCW，最大掃頻帶寬為 7GHz，輸出差頻信號(hào)為雙路的 I/Q 正交信號(hào)，該方式可以有效差頻轉(zhuǎn)換電路的閃爍噪聲（1/f 噪聲），差分傳輸模式也使得噪聲對(duì)基帶電路接口響降低。此外，芯片集成了獨(dú)立的小體積收發(fā)天線模塊，占用空間小更易安裝，且性能可控穩(wěn)定，縮短了開發(fā)周期。設(shè)計(jì)選用 STM32F3 作為系統(tǒng)的控制核心，該芯片為 32 位處理器內(nèi)核，主頻高達(dá)Hz，支持浮點(diǎn)型運(yùn)算 FPU 和單周期 DSP 指令，具有成熟的數(shù)字信號(hào)處理的 DSP_Lib數(shù)，通過函數(shù)調(diào)用可方便的進(jìn)行信號(hào)處理，其 DSP_Lib 庫函數(shù)資源如下圖 2.4 所示。，芯片內(nèi)部集成了大容量的存儲(chǔ)器和豐富的硬件接口電路，易用性強(qiáng)且可滿足電路制及信號(hào)的處理。

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本文編號(hào)：2816891