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基于DSP芯片的激光多普勒测速仪的设计

韩微微

   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(LDV)是利用激光多普勒效应测量物体运动速度的实时测量仪器,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。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础的实验光路,使用雪崩光电二极管(APD)进行光信号的接收。数字信号系统首先采用200阶带通有限脉冲响应滤波器(FIR)进行带通滤波,然后采用快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,简称FFT)算法提取多普勒信号的频率信息。 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(Texas Instrument,简称TI)公司生产的TMS320系列数字信号处理器(DSPs)DM642作为主处理器,该处理器CPU主频高达600M,可以适应需要大运算量的FIR与FFT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20M的12位模数转换器(ADC)进行模数转换并设计了电路,利用DM642的以太网接口将数据机传送给主机;软件方面利用TI公司专门开发的DSPs开发环境CCS(Code Composer Studio)进行程序设计,实现了整个系统的信号处理功能,并分析了该信号系统的实时性。 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足,指出该系统还需进一步完善的地方,并做了展望。……   
[关键词]:激光多普勒效应;测速仪;固体表面;数字信号处理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2007年
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