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主动式激光光幕测速系统的研究

作　者: 孟南
导　师: 黄战华
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 主动式光幕速度测量滤波放大电路
分类号: TH824
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 93次
引　用: 2次
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内容摘要

在现代化的生产和科学研究中,高速飞行物体的初速度测量技术对现代化的发展有着重要的推动作用。该技术的发展对高速飞行物体的运动性能,飞行轨迹以及飞行姿态的研究都有着重要的现实意义。本文利用主动式激光标记技术,开发出双光幕精密测速系统,实现了高速飞行物体初速度的测量。针对测量时周围环境产生的噪声,本系统利用高灵敏度多级滤波调理电路成功提取出信号的边沿,优化了测量方案,保证了测量的高精度。本系统不仅有效提高了测量精度,同时设计简洁,调节方便,体积小巧,适合于野外测量。本文主要完成了以下几个方面的工作。1、提出了主动式光幕精密测速系统的整体方案,并对主动式光幕精密测速系统精度进行了理论分析。2、完成了主动式光幕精密测速系统机械部分的设计,主要包括激光器、探测器以及镜头的固定架、外壳等,并完成了加工和装调。3、完成了标定方案的设计,完成了标杆的设计与加工及准直激光器和激光测距机的装调。4、完成了反射式光幕精密测速系统前级信号采集电路、放大电路、滤波电路的设计,并完成了相关的实验,取得了理想的信号。5、完成了系统多项参数的验证实验和结果的数据分析,所有指标达到设计要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 课题背景  7
  1.2 光幕测速技术简介与发展  7-11
    1.2.1 高速飞行物体测速技术发展与现状  8-9
    1.2.2 光幕测速技术  9-11
  1.3 论文的主要工作  11-12
第二章主动式光幕测速系统原理与总体方案设计  12-21
  2.1 系统设计要求和特点  12-13
  2.2 速度测量基本原理概述  13-14
  2.3 反射式光幕测速系统的总体设计  14-21
    2.3.1 激光光源  15-16
    2.3.2 光学成像单元  16-17
    2.3.3 光电探测器  17
    2.3.4 光电信号处理部分  17
    2.3.5 机械部分  17-18
    2.3.6 辅助部分  18
    2.3.7 中央控制部分  18-19
    2.3.8 软件部分  19-20
    2.3.9 数据计算  20-21
第三章光电探测单元设计  21-45
  3.1 光电探测器光能量分析  21-24
  3.2 光学系统的参数设计  24-27
  3.3 激光器光源光电探测器参数分析与选择  27-30
  3.4 光电探测电路性能要求与方案设计  30-41
    3.4.1 探测器驱动电路  32-34
    3.4.2 信号采集单元  34-35
    3.4.3 预处理单元电路  35-36
    3.4.4 高阶带通滤波放大电路单元  36-40
      3.4.4.1 带通放大电路通带频率的确定  37-38
      3.4.4.2 带通放大电路放大倍数的确定  38
      3.4.4.3 带通滤波放大电路的设计  38-40
    3.4.5 全波整理单元  40-41
  3.5 探测系统机械设计  41-45
第四章系统控制单元设计  45-56
  4.1 ARM 主控制单元  46-50
    4.1.1 芯片的选取  46-47
    4.1.2 ARM 处理器空间分配及功能  47-48
    4.1.3 ARM 处理器在本系统中的应用  48-50
      4.1.3.1 ARM 对FLASH 的控制  48-50
      4.1.3.2 ARM 对FIFO 的控制  50
  4.2 CPLD 逻辑控制单元  50-53
  4.3 信号处理单元  53-55
  4.4 数据传输单元  55-56
第五章系统标定与装调  56-60
  5.1 调节飞行物体运行轨迹平行于光幕  56-58
  5.2 调节激光光幕的平行  58-59
  5.3 两平行光幕距离的测量  59-60
第六章误差分析与实验  60-71
  6.1 系统误差分析  60-62
  6.2 光电探测距离实验  62-71
第七章总结与展望  71-73
  7.1 总结  71-72
  7.2 展望  72-73
参考文献  73-75
攻读硕士学位期间发表及录用的学术论文  75
攻读硕士学位期间参与的项目  75-76
致谢  76

主动式激光光幕测速系统的研究

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