收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

激光多普勒微振动信号处理技术研究及硬件实现

陈鸿凯  
【摘要】:激光多普勒探测技术与传统机械接触与光纤接触等测振手段相比,其具有高精度,无接触无损伤,受环境干扰小,寿命长等优势,同时能获得更高的信噪比,在弱振动信号检测领域中,更受工程人员和学者的青睐。激光多普勒探测技术被广泛地用于目标表面粗糙度测量,目标分类识别,MEMS检测,建筑健康检测,生物医疗和语音侦听等领域。探测前端系统经历了从棱镜干涉结构到半光纤组合结构再到全光纤探测系统,其相应的信号处理技术也从传统的模拟解调向数字解调转变。在国外,已经实现了300米外的声音引起的微振动获取,对于近距离目标的探测,德国Polytec公司已经具有近皮米量级的微振动测量。国内也展开过一系列相关研究,由于发射激光技术、光学匹配技术、高频信号处理技术等方面和国外相比仍有较大差距,我国近距离目标探测在探测精度方面还有很大发展空间。本文主要从信号处理算法以及硬件设计两个方面,采用理论分析、数值仿真和实验研究结合的方法,对激光多普勒微振动探测系统进行研究,本文主要内容如下:(1)介绍了激光多普勒微振动研究背景,和国内外现阶段对于这方面研究的进展。介绍了目前常见的微振动测量的特点。指出了激光多普勒技术在微振动探测领域的优势,尤其在语音俘获领域的优势。提出国内在多普勒微振动测量领域的瓶颈和不足之处,为本文以及后续的研究提供指导。(2)介绍并推导了光学多普勒的原理以及激光多普勒相干探测系统中探测器所采集到信号的表达式并分析了探测光电流中不同成分的含义。推导并研究了声光移频器件、平衡探测器以及激光线宽给激光多普勒探测带来影响,分析了现阶段常用的几种激光多普勒微振动光学探测系统搭建体系以及相应的信号处理算法。(3)针对于传统全光纤激光多普勒探测系统存在的光纤端面中频回路串扰的弊端,提出了脉冲时域斩波算法和采用双声光收发分离式激光多普勒探测光路两种方法,从而消除中频回路串扰对信号解调带来的影响。(4)介绍了FPGA的构成和基于FPGA的硬件电路开发流程,设计了基于FPGA开发的全数字信号处理的硬件电路综合设计方案,使用CORDIC和FFT的IP核分别实现反正切解调和短时傅里叶变换。(5)搭建基于FPGA全数字硬件电路的激光多普勒探测系统,进行实际机械微振动信号和语音微振动信号的获取实验,分别测量了宏静止目标和宏运动目标的微振动情况,验证了全数字解调方案的可信性。(6)利用激光多普勒微振动实测数据分析了魏格纳-维利分布、平滑伪魏格纳-维利分布、谱图以及扩展修正B分布进行时频分析的性能,并证实在实验室条件下,扩展修正B分布进行激光多普勒微振动实测数据的时频分析性能要优于传统的时频分析性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 周丽;王美娜;;“激光多普勒效应测微振动”实验改进探析[J];大学物理实验;2015年04期
2 程磊;王丽芳;黄星;;激光多普勒技术在扭矩测量中的应用研究[J];山东工业技术;2017年05期
3 ;美国光动公司(Optodyne,Inc.)激光多普勒干涉仪[J];世界制造技术与装备市场;2004年04期
4 贾赤宇;陈璧;苏映军;;利用激光多普勒预测皮瓣的成活率[J];中华整形烧伤外科杂志;1996年06期
5 张长君;可闻激光多普勒效应[J];物理实验;1983年03期
6 Б.С.Ринкевичюс;李绍贵;;用于测量超小速度的激光多普勒风速表[J];国外计量;1987年01期
7 陈强;臧朝平;;基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振技术[J];实验力学;2015年05期
8 张淼;唐芳;李华;;基于迈克耳孙干涉仪的激光多普勒实验仪及其实验[J];物理实验;2007年04期
9 吕宏诗,刘彬;激光多普勒测振技术的最新进展[J];激光技术;2005年02期
10 王晶晶;尚建华;贺岩;罗远;;激光多普勒测振计信号采集和处理系统设计[J];电子科技;2016年01期
11 邵林昌;;激光多普勒信号处理中小波分析的应用研究[J];信息通信;2015年04期
12 顾亚雄;何飞;钟成千;;激光多普勒效应非接触井深测量研究[J];仪表技术与传感器;2011年05期
13 张玉存;刘彬;李群;;检测激光多普勒信号的新方法[J];计量学报;2006年04期
14 于德林,董少义;激光多普勒在神经外科的应用[J];武警医学院学报;2002年02期
15 邹泓,赵洋;激光多普勒技术在固体测量方面的运用[J];光学技术;2000年02期
16 桑波,赵宏,谭玉山;激光多普勒离面振动测量的研究[J];仪器仪表学报;2002年S2期
17 郝建华,孙华燕;激光多普勒效应实验仪的设计[J];指挥技术学院学报;2001年01期
18 徐正奇,郭继华,殷纯永;光纤激光多普勒横向位移传感器[J];计量学报;1994年02期
19 刘长润;激光多普勒测长[J];激光杂志;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩微微;赖康生;;激光多普勒效应在测量固体表面运动速度中的应用研究[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年
2 甄胜来;俞本立;朱军;曹志刚;吴许强;;激光多普勒微振动信号的直接强度解调[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
3 左炜翌;胡中韬;安志武;;透明固体内声场的激光多普勒测量方法[A];2018年全国声学大会论文集 E检测超声[C];2018年
4 李春枝;;激光多普勒干涉技术在振动测量中的应用[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
5 张传亮;孙学金;张日伟;李绍辉;周永波;;星载激光多普勒测风雷达回波光谱信号仿真研究[A];第33届中国气象学会年会 S18 雷达探测新技术与应用[C];2016年
6 杜振辉;蒋诚志;谢艳;钟莹;张国雄;陶知非;;激光多普勒效应在MEMS运动测量中的应用研究[A];全球化、信息化、绿色化提升中国制造业——2003年中国机械工程学会年会论文集(微纳制造技术应用专题)[C];2003年
7 王光远;田景峰;赵煜;金涛;李劲东;;整星微振动试验方法及关键技术研究[A];第三届高分辨率对地观测学术年会(天基对地观测技术分会)优秀论文集[C];2014年
8 高行素;王光远;管帅;王泽宇;王晓姝;;整星微振动试验误差分析与在轨验证[A];第六届高分辨率对地观测学术年会论文集(上)[C];2019年
9 阎广晖;韦正翔;;激光多普勒图像诊断系统的原理及应用[A];中华医学会医学工程学分会第二次医学影像设备应用技术研讨会论文集[C];2001年
10 李栋;王剑;冯国松;刘明辉;;航天器微振动环境地面试验的频域分析方法研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 杜振辉;激光多普勒效应在地球物理勘探中的方法和理论研究[D];天津大学;2004年
2 张文;梨质地的激光多普勒测振无损检测方法[D];浙江大学;2016年
3 冷长林;基于激光多普勒技术的微机电系统运动检测[D];天津大学;2007年
4 邵磊;激光多普勒效应远距离测量爆炸过程动态参数的研究[D];天津大学;2007年
5 岳学状;部分天然植物成分对皮肤微循环、黑素合成以及VEGF分泌的影响[D];南京医科大学;2006年
6 邓长城;飞轮微振动对星载一体化卫星成像质量影响研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年
7 龚萍;针刺腧穴对局部及中枢作用机制的研究[D];华中科技大学;2006年
8 钟莹;微机电系统谐振器面内运动检测的激光多普勒方法[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈鸿凯;激光多普勒微振动信号处理技术研究及硬件实现[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2020年
2 汪辉;激光多普勒测振数据处理及其应用研究[D];浙江大学;2018年
3 杨健坤;激光多普勒测振技术的研究[D];青岛科技大学;2019年
4 郝冬杰;全光纤激光多普勒信号相位解调技术研究[D];西安工业大学;2018年
5 李文;基于激光多普勒效应的测速系统研究及应用[D];南京理工大学;2018年
6 李繁;连续扫描激光多普勒振动测试技术及其应用[D];南京航空航天大学;2018年
7 白金成;电缆激光多普勒在线计米系统[D];天津大学;2018年
8 秦文强;基于FPGA的激光多普勒测振的研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
9 孙圣军;基于激光多普勒原理的固体运动测量[D];青岛科技大学;2017年
10 赵登;基于激光多普勒效应的回转体直径测量技术研究[D];西安理工大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 庞世伟 时小丹;助力高分卫星研制突破瓶颈[N];中国航天报;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978