基于dsp芯片的激光多普勒测速仪的设计（可复制）.pdf

摘要光学系统采用一字形半导体激光器作为光源,设计了以双光束后向散射式光学结构为基算法并保证实时性。设计了必须的前置滤波器及放大电路,采用最高采样频率为的位模数转换器心J;徊⑸杓屏说缏罚肈的以太网接口将最后列举几组实验数据对系统的性能进行了分析,说明了该实验系统的优点和不关键词:激光多普勒效应;测速仪;固体表面;数字信号处理轧钢生产线中,为了减小废品率,需要一种可以精确测量钢材的运动速度和长度的在线测量仪器。激光多普勒测速仪抢眉す舛嗥绽招вΣ饬课锾逶硕俣鹊氖时测量仪器,具有线性特性与非接触测量的优点,并且精度高、动态响应快。比起目前轧钢生产线中广泛使用的编码器测速装置能更好的适应应用需求。本文研究了双光束后向差动式激光多普勒效应,设计了测量固体表面运动速度的激光多普勒测速系统。该系统由两个部分组成:光学系统结构部分和信号处理系统部分。础的实验光路,使用雪崩光电二极管泄庑藕诺慕邮铡J中藕畔低呈紫炔用状ㄓ邢蘼龀逑煊β瞬ㄆ进行带通滤波,然后采用快速傅立叶变换虺艶惴ㄌ崛《嗥绽招藕诺钠德市畔ⅰ数字信号处理系统的实现分为硬件设计和软件实现两个方面。硬件方面采用德州仪器,简称旧腡盗惺中藕糯砥作为主处理器,该处理器髌蹈叽梢允视π枰4笤怂懔康腇与数据机传送给主机;软件方面利用公司专门开发的开发环境谐绦蛏杓疲迪至苏鱿低车男藕糯砉δ埽⒎治隽烁眯藕畔统的实时性。足,指出该系统还需进一步完善的地方,并做了展望。大连理笱妒垦宦畚
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引言届。此外还有年开始每逢单数年召开的“激光测速——进展与应用国际会议”—数以及辊径计算得到钢材运动的线速度,这种测速方法存在多种对结果影响很大的误差,比如辊径磨损误差、带钢与辊子之脚的滑动误差,这些误差是无法消除的,因此在高精度的高速冷轧控制领域,这种测量方法不能够很好的达到实际应用要求。激光多普勒测速方法具有非接触式测量的特点,不存在编码器方法所不可避免的误差。除此之外,激光多普勒测速方法还具有线性特性、高精度、动态响应快等特点,已经广泛的应用在能源、水利、化工、医学、冶金、钢铁、航空、机械制造、汽车制造等行业【卜俊激光多普勒测速仪是利用激光多普勒效应原理,测量流体或固体运动速度的一种非接触式测量仪器。它利用流体中的示踪粒子或固体表面的散射粒子对入射激光进行散射,采用光电探测器件检测散射光发生的频移,根据其中包含的速度信息得到流体或固段】:第一阶段:激光测速发展的初期,大约在年~年,在此期间,大多数的光学装置都是使用各种元件拼搭而成的,比较简单,光学性能和效率不高,使用调准也不方便。各种外差检测模式都在被采用和实验验证之中,频移技术虽然一开始就已经出现,但由于期间效率不高和增加了光学系统的复杂性,难以得到推广。信号处理方面,大多采用已有的频谱分析仪,费时,精度差。当时的流动测量,大多是在低湍流度条件第二阶段:—年,在此期间,无论是光学系统还是信号处理系统方面都有到激光测速仪种,并成为系列化产品不可缺少的一部分。在信号处理方面,频率跟踪器,第三阶段:从年到现在,此间应用研究得到迅速开展。年,首次在里斯本召开了“激光技术在流体力学中的应用国际讨论会”轧钢生产线中,为了减小废品率,需要一种可以精确测量钢材的速度和长度的在线测量仪器。目前,传统的测速仪器采用编码器测速方式,这种测速方法通过测量辊子转体表面的运动速度。最早在年,叶涂旅魉】用激光流速计测得了层流管流分布,自此开始了激光测速技术的发展。该技术的发展大致分为三个阶下进行的,实验结果以平均速度分布为主。了很大改善,在光学系统方面,集成光学单元出现了,光路结构大为紧凑,调准也方便很多,光束扩展,空间滤波,偏振分离,频率分离,光学频移等近代光学技术相继应用计数式处理器以及光子相关器都陆续成为产品并投放市场。,该讨论会至年已召开了寤4笱Х大连理下大学硕十学位论文
理技术等的出现把际跬葡蛄烁叩乃矫俊别于、、年在北京举办的三届“流体动态测量与应用国际会议”U庑┗嵋榫屑す獠馑僬庋桓鲋匾5穆厶狻<す獠馑俜椒ㄒ丫晌一种不可或缺的测量手段。在世纪年代,相位多普勒粒径测速技术,玫娇焖俜⒄埂⒊鱿质涤玫纳逃貌贰U庵忠瞧鞯挠械闶侵在原有的低成显黾右桓龌蛄礁龉饧觳馄骱鸵惶紫辔患觳馄鳎湍芡钡玫嚼的速度和粒径信息。由于示踪粒子的大小与跟随性有很大关系,直接影响测量结果的精度和可靠性,这一多功能的系统逐渐取代了单一功能的低场激光测速技术仍然在继续发展,多维系统、光纤传输、数字信号处理和微机数据处在流体测速方面,国内技术比较成熟,帽关报道也很多,已经应用在很多工程中,清华大学已经成功研制出一维,二维,三维测速仪,解决了很多复杂流场的测量问题,如小浪底工程的部分模型试验、化工反应的主侧流混合流场的测量、染料激