基于FPGA的激光多普勒微振动检测及信号处理方法

为实现微弱振动信号的实时、高精度解调,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的激光多普勒微弱振动检测及信号处理方法。采用全光纤结构的光学系统,振动信号处理系统则以FPGA为核心设计。改进相位解缠模块,在增大振动测量范围的同时,使其能适用于简谐振动与复杂振动。通过模拟振动实验验证了改进后相位解缠模块,且当振幅在80μm以内时,测量精度在5‰以内。通过对压电陶瓷实际振动目标测振实验,其频率测量误差在1Hz以内,振幅与频率的测量精度均在1%以内。实验验证了该振动信号处理方案对于扩大振动测量范围与实现高精度目标振动解调的有效性。     

激光多普勒测振仪对激光陀螺动态特性测试分析

为了研究激光陀螺动态响应的幅频特性,提出了一种利用激光多普勒测振仪对激光陀螺幅频特性测试的方法。由于激光陀螺角振动测量属于接触式测量,测量结果易受被测物体振动频率的影响,因此对其幅频特性的研究具有重要意义。实验中利用压电式角振动台产生正弦激励信号,通过比较激光陀螺和激光多普勒测振仪对角振动台角振幅的测量值,得到激光陀螺幅频特性曲线。实验结果表明:在角振动频率低于300 Hz时,激光陀螺测量值准确;角振动频率较高时,由于机械结构传递特性影响将导致激光陀螺对角振动台振幅测量失真。     

一种基于峰度系数的脉冲噪声检测算法的研究及其FPGA实现

针对激光测振系统中散斑效应导致的语音脉冲噪声,该文研究了一种基于4阶累积量的峰度检测算法,推导了峰度系数和归一化峰度系数的数学迭代公式,并在FPGA的实现中提出了一种峰度系数的动态阈值的判决方法.基于实验数据的仿真结果表明,该算法较理论公式减少了约25％的计算量,节省了硬件资源,对较小幅度的脉冲噪声具有更敏感的检测性能...     

一种基于峰度系数的脉冲噪声检测算法的研究及其FPGA实现

针对激光测振系统中散斑效应导致的语音脉冲噪声,该文研究了一种基于4阶累积量的峰度检测算法,推导了峰度系数和归一化峰度系数的数学迭代公式,并在FPGA的实现中提出了一种峰度系数的动态阈值的判决方法.基于实验数据的仿真结果表明,该算法较理论公式减少了约25％的计算量,节省了硬件资源,对较小幅度的脉冲噪声具有更敏感的检测性能.     

脉冲激光器种子注入状态检测装置与实验研究

为了解决非注入状态激光脉冲对非相干多普勒激光雷达测风结果可靠性的影响,利用注入与非注入状态激光脉冲建立时间不同的原理,设计和实现了一种脉冲激光种子注入状态检测器,其时间测量精度为45ps,测量时间范围为3.5ns~2500ns,最高脉冲重复频率为1kHz。利用该检测器对某型号Nd:YAG脉冲激光器进行了种子注入状态检测实验,结果显示注入(非注入)状态脉冲建立平均时间为123.27ns(134.44ns),1.35h内非注入状态激光脉冲占总激光脉冲比例为8.54%。结果表明,该脉冲激光种子注入状态检测器能够有效地检测出非注入状态的激光脉冲,对于提高激光雷达测风可靠性具有潜在的价值。     

钢铁连铸过程中的振动式高灵敏度大包下渣检测系统的研究及开发

在对国内外下渣检测技术的广泛调研和总结的基础上,提出了基于水口操纵臂振动信号监测及BP神经网络模式识别的下渣检测系统,并对振动信号的采集与分析过程进行了较深入的探讨,总结出一套新的钢渣特征参数的提取和识别方法。简要介绍了该系统的总体框架、硬件电路组成及软件功能设计,充分利用LabVIEW工具的模块化特点进行上位机程序开发。通过调试与测试,该系统基本达到了预期的要求并在工业现场取得了良好的应用效果。     

零差激光测振系统中含噪多普勒信号处理方法

针对零差激光测振系统中多普勒信号的噪声导致信号正交校正困难、增大测量误差的问题,提出了含噪多普勒信号处理方法。首先利用平滑滤波对两路含噪多普勒信号进行降噪处理,再通过最小二乘法对非正交多普勒信号进行校正,然后采用单位圆校正算法二次校正成正交信号,最后利用微分相除积分操作解调出振动信号。实验结果表明,本文方法能有效解调振...     

激光多普勒技术跨介质探测水声信号的研究

海洋是丰富的资源宝库,对海洋资源的开发和利用尤为重要。水空跨介质探测、通信、水下目标确定等技术一直是相关工作者关注的热点,同时也是技术难题。声波作为一种机械波,是水中良好的传播载体,因此通过提取水下声波信息进行水空跨介质探测及通信不失为一种好方法,但目前仍缺少完整的水下声信号传播模型及试验基础。本文提出一种基于有限元方法的水下声信号产生水面波纹振动的仿真模型,并运用激光多普勒测振技术对水面波纹进行检测,通过试验与仿真两种方式均能在水面以上精准得到水下声波信息。在相同水下声信号参数的条件下,试验与仿真得到的水面波纹振幅大小一致,验证了激光多普勒测振技术用于获取水下声波信息的可行性及所建立仿真模型的正确性,为实现水空跨介质探测及通信的突破提供了试验基础及理论依据。     

基于激光定位与扫描的钢包温场测量方法

钢包是连接炼钢与浇注环节的容器,即将承接炼钢炉的注入钢水的钢包容器内壁温度直接决定了炼钢炉的出钢温度,与企业节能降耗密切相关.钢包在装盛钢水前的热修工位由行车吊装放置,其放置后的绝对位置难以固定,从而导致温场分布无法确定.针对此现状,本文提出了一种激光定位与扫描的钢包温度场测量方法,先利用定位激光确定被测钢包所处的空间坐标,再由主测量平台执行机构带动扫描激光与红外测温传感器扫描钢包内壁面获取钢包内壁各被测点的测距与温度值,根据空间坐标关系,将被测点测距值映射为钢包坐标数值,从而得到钢包内壁各点坐标与温度值,即温场分布.现场实验表明：该方法可实现钢包温场的获取,坐标定位不确定度≤ 3.0mm;温度测量最大误差4.7℃,最小误差0.5℃,平均误差小于3.3℃,达到较高定位与测量精度,为基于温度信息的冶金工艺控制提供重要参数信息.     

新型声光通信激光多普勒信号的鉴频电路

根据激光多普勒测振技术进行声光通信的工作原理,设计一种新型、小型激光多普勒测振信号鉴频电路。该电路根据外差探测原理,本地振荡器输出信号与探测信号混频得到一路信号,经90°移相后的本地振荡器输出信号再与探测信号混频得到另一路信号,利用这两路信号得到了多普勒频移量和声源振动的频率。利用扬声器激发的水面模拟振源进行实验,表明该电路可有效测量的振动频率范围为300 Hz~10 kHz,证明可用于水下光声通信。     

强度调制直接探测型远距离激光声探测系统研究

针对国内外已有远距离红外激光声探测系统易受大气噪声干扰的缺点,通过理论推导和计算机数字模拟,提出了用强度调制激光探测声振动的方法,可以有效克服大气干扰的影响,具有较大的应用前景。     

激光切割1Cr18Ni9Ti不锈钢管材挂渣和飞渣的研究

研究了激光无氧切割不锈钢管材所形成挂渣的组织、成分和飞渣的形态。结果表明挂渣依托于基材,其组织为不同生长方向而交错形成的枝晶组织,且成分不同;挂渣的原因在于材料含有大量高表面张力的合金元素;飞行距离不同导致飞渣形貌由相互连接的薄饼状逐渐过渡到单个的类似球状的颗粒。     

激光波长探测技术的研究

激光波长是重要的技术参数,精确探测激光波长是激光告警发展的需要．分别介绍了光谱识别技术和相干识别技术的种类,通过对几种现有的激光波长探测原理的分析,总结了各探测技术的优缺点,并指出波长探测技术的发展方向。     

多元相关探测的改进与分析

为了降低虚警概率,激光警戒接收机大多采用多元相关探测技术．通过对多元相关探测的数学分析发现：尽管相关探测技术能降低接收机虚警概率,但它也降低了探测概率．基于同类传感器的数据融合理论,提出了多元相关探测的改进方法——在激光告警器的相关探测器中应用“Kout of N”规则．计算表明：该方法既能有效地降低告警设备的虚警概率,又能提高探测概率．     

外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证

介绍了相干多普勒激光测风雷达国内外现状,阐述了其基本原理,给出了风速矢量反演计算过程,并对相干多普勒激光测风雷达系统方案进行了分析,利用标校塔以及超声波测风仪等设备进行了风场测量验证实验,获得了80~600m处的风场信息,验证了测风系统的设计指标。     

环形行波压电马达振动模式仿真与测试

采用Matlab6．0工程分析软件数值解析获得φ45mm环形行波压电马达的振动模式，并用POLY-TEC-300扫描激光多谱勒技术测试了试样表面的微观振动，获得了有关样品在不同振动模式下定子表面的振动位移以及振动模态信息，为深入研究压电电机的工作机理及优化样品的结构提供了重要的实验依据。