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《山东科技大学》 2010年
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智能CCD垂线坐标仪

徐成功  
【摘要】:针对矿井生产期间立井井筒破坏引发的重大安全问题,本论文从现代安全科学的理论和实践出发,对目前井筒安全监测的现状及存在的主要问题进行分析。为了监测立井井筒径向位移,预防立井井筒破坏事故的发生,本文结合光学技术、信号处理技术,研究和设计了一种基于CCD垂线坐标仪的非接触测量方式。 本系统光源采用高强度半导体激光器,经特殊的光学结构形成均匀的平行光。同时采用高分辨率线阵CCD传感器及细分技术,结合数字信号处理技术,实现了稳定的微米级位移测量。采用通用数字电路驱动方法,这种驱动电路可以产生出高频的驱动脉冲,各个脉冲之间同步性好,同时具有很高的稳定性,提高了电路的可靠性。利用二阶低通滤波电路、反向放大电路设计了视频信号预处理电路,同时利用P89LPC932单片机内部电压比较器对视频信号进行二值化处理,实现了对原始信号的滤波和视频放大等调理。采用P89LPC932捕获/比较单元(CCU)对视频脉冲信号进行捕捉,实现了对视频信号的采样,同时运用计算机编程对数据进行处理,实现位移的测量。根据M-BUS总线标准研制了M-BUS总线从机接口电路,达到了可靠通信的目的。 对CCD驱动及视频处理电路进行了实验,结果表明驱动电路能很好地与CCD配合,充分发挥CCD光电转换的特性,输出稳定可靠的电信号。视频预处理电路对影响CCD“像质”的主要噪声均有明显的抑制效果,提高了信噪比,为进一步的信号处理提供了高质量的信号。对数据处理部分进行了编程调试,并进行了系统的误差分析。
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