發(fā)布時(shí)間：2021-12-09 16:59

　　目前電纜長(zhǎng)度在線測(cè)量精度較低,為了實(shí)現(xiàn)電纜生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)度在線高精度測(cè)量,本文設(shè)計(jì)了基于激光多普勒測(cè)速原理的電纜在線計(jì)米系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)電纜表面散射光的多普勒頻移,獲取運(yùn)動(dòng)電纜的速度信息,通過(guò)速度對(duì)時(shí)間的積分實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)電纜長(zhǎng)度的在線測(cè)量。本文主要的研究?jī)?nèi)容:設(shè)計(jì)了測(cè)量系統(tǒng)的整體方案,搭建了一種結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理的雙光束雙散射型光路,并對(duì)激光器、光電探測(cè)器以及光學(xué)透鏡等器件進(jìn)行了合理的選型,同時(shí)設(shè)計(jì)了上位機(jī)的軟件算法。結(jié)合固體多普勒信號(hào)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套激光多普勒信號(hào)處理方案。提出了基于有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器（FIR）的濾波帶自適應(yīng)選擇算法,有效的濾掉多普勒基底信號(hào)和部分噪聲,提高了信噪比;利用FFT結(jié)合能量重心校正技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多普勒信號(hào)頻率的準(zhǔn)確提取。分析并設(shè)計(jì)了以FPGA為核心的系統(tǒng)硬件電路。設(shè)計(jì)了用于多普勒信號(hào)前置預(yù)處理的放大、濾波電路;完成了FPGA外圍電路的分析及設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了千兆以太網(wǎng)接口電路,實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的通訊;完成了整個(gè)硬件電路的PCB板的設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)室條件下,分別進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn),對(duì)比測(cè)量實(shí)驗(yàn)。對(duì)本文提出的基于FIR的濾波帶自適應(yīng)選擇算法以及激光多普勒在線計(jì)米系統(tǒng)的... 

【文章來(lái)源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光多普勒產(chǎn)品(a)德國(guó)elovis公司激光多普勒測(cè)量?jī)x(b)英國(guó)Proton公司的激光多普勒測(cè)速測(cè)長(zhǎng)儀

圖 2-5 激光二極管及其安裝座電探測(cè)器的選型探測(cè)器是將光學(xué)多普勒信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的重要器件，應(yīng)根率范圍和散射光的強(qiáng)度進(jìn)行選擇，重點(diǎn)綜合考慮響應(yīng)頻率、放要參數(shù)。一般多普勒測(cè)速測(cè)長(zhǎng)儀中常用的光電探測(cè)器主要有倍增管、雪崩光電二極管[38]。當(dāng)散射光較強(qiáng)時(shí)，利用光電二的信噪比，而且裝置簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉；當(dāng)散射光較弱時(shí)，光較低，其輸出信號(hào)較小，需要引入前置放大單元，不可避免信噪比，此時(shí)應(yīng)選用光電倍增管或雪崩光電二極管。光電倍大倍數(shù)，響應(yīng)時(shí)間短，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但其量子效率的峰，在 640nm 波長(zhǎng)處?kù)`敏度不高，并且所需電壓較大，體積較極發(fā)射和倍增的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)噪聲，以及熱發(fā)射產(chǎn)生的有較大影響。雪崩光電二極管體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度

第 2 章 電纜激光多普勒在線計(jì)米系統(tǒng)設(shè)計(jì)位機(jī)應(yīng)用程序主要包括數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)顯示。數(shù)據(jù)通 FPGA 通過(guò)千兆以太網(wǎng)傳來(lái)的多普勒頻率；數(shù)據(jù)處理是將接收到結(jié)合系統(tǒng)測(cè)量系數(shù)計(jì)算出電纜運(yùn)行的速度，并通過(guò)速度對(duì)時(shí)間的纜在線運(yùn)行的長(zhǎng)度；數(shù)據(jù)顯示主要是實(shí)現(xiàn)電纜運(yùn)行速度及運(yùn)行長(zhǎng)，方便用戶對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在線獲取電纜運(yùn)行的長(zhǎng)度位機(jī)的應(yīng)用程序流程圖如圖 2-6 所示。體系統(tǒng) UI 顯示界面如圖 2-7 所示。主要由速度和長(zhǎng)度顯示部分、以及控制部分組成。速度和長(zhǎng)度顯示部分負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)顯示電纜運(yùn)行戶對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；通訊信息部分負(fù)責(zé)顯示上位機(jī)及 FPG及端口信息；控制部分則用于用戶對(duì)整個(gè)軟件界面的設(shè)置，包括動(dòng)、電纜長(zhǎng)度復(fù)位及退出程序等操作。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3530973