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基于DSP的海上油膜厚度测量数据采集系统的研究

作　者: 刘鹏程
导　师: 葛宝臻
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 油膜厚度测量 LVDS数字CCD相机 DSP FIFO 质心算法
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,海洋溢油事故多发,大量的溢油进入海洋,给海洋生物和海洋环境带来了巨大的伤害。许多国家都积极开展研究,加强对海洋溢油油膜的监测和控制,包括对海洋溢油油膜扩散、面积、厚度和油品特性数据的监测。其中对海上溢油油膜厚度的精确测量,快速获取其厚度信息,结合面积监测手段,能快速精确的确定海上溢油油膜总量,为采取溢油清除和预防措施,提供相关数据,对保护海洋具有重要意义。本文基于机载投弃式海上溢油油膜厚度测量系统,结合光学测量装置,设计了以DSP芯片TMS320VC5502为核心的数据采集电路。将该数据采集系统应用在实验室光学测量实验装置上,实现了对双CCD相机的控制与数据采集。为光学测量系统数据的实时采集和处理提供了可靠保证。本论文主要包括以下几个方面:1、设计了以DSP芯片TMS320VC5502为核心,具有双CCD相机外同步控制、数据缓存以及采集和处理功能的电路与PCB版图,并完成了数据采集系统的制作。2、开发了基于DSP的激光光斑均值滤波算法和激光光斑中心提取算法。3、利用该数据采集系统结合光学测量装置,对标准块规和石油油膜进行了数据采集实验,并对实验结果进行了分析。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 机载投弃式海上溢油油膜厚度测量技术  10-12
    1.3.1 机载投弃式海上溢油油膜厚度测量技术的基本原理  10
    1.3.2 机载投弃式海上溢油油膜厚度测量系统构成  10-12
  1.4 本课题所研究的内容  12
  1.5 本文的主要内容  12-13
第二章 数据采集系统整体方案设计  13-18
  2.1 图像传感器的选择  13-14
  2.2 图像采集方案研究  14-17
    2.2.1 实时图像采集处理研究的实现方式  14-15
    2.2.2 系统主器件的选择及介绍  15-17
    2.2.3 系统的最终总体方案  17
  2.3 本章小结  17-18
第三章 数据采集系统硬件设计  18-38
  3.1 相机接口模块  18-22
    3.1.1 LVDS 接口技术  18-19
    3.1.2 LVDS 相机输入输出信号  19-20
    3.1.3 LVDS 相机工作模式  20
    3.1.4 LVDS 转换电路  20-22
  3.2 CPLD 模块设计  22-26
    3.2.1 外同步触发信号的产生  23-24
    3.2.2 两相机数据同步误差消除  24-25
    3.2.3 行数据的提取以及DSP 对数据采集的控制  25-26
  3.3 FIFO 缓存模块  26-29
  3.4 DSP 模块  29-33
    3.4.1 TMS320VC5502 的简介  29-30
    3.4.2 TMS320VC5502 的EMIF 接口  30-32
    3.4.3 DSP 的UART 接口  32
    3.4.4 DSP 的自举电路  32-33
  3.5 采集系统电源设计  33-35
    3.5.1 3.3V 电源设计  33-34
    3.5.2 1.26V 电源设计  34
    3.5.3 DSP 的供电顺序  34-35
  3.6 系统PCB 图和实物图  35-37
  3.7 本章小结  37-38
第四章 采集系统软件设计与数据处理算法  38-45
  4.1 数据采集系统总体流程  38
  4.2 系统的初始化  38-43
    4.2.1 DSP 时钟发生器的设置  39-40
    4.2.2 DSP 外部中断的设置  40-41
    4.2.3 DSP 的DMA 设置  41-42
    4.2.4 DSP 的EMIF 接口和UART 设置  42-43
  4.3 激光光斑中心位置提取算法  43-44
  4.4 本章小结  44-45
第五章 系统调试与实验  45-56
  5.1 系统调试  45-46
  5.2 测量实验  46-55
    5.2.1 块规厚度测量及其数据处理  48-52
    5.2.2 石油油膜厚度测量及其数据处理  52-55
  5.3 本章小结  55-56
第六章 总结与展望  56-57
参考文献  57-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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