固体激光多普勒测速仪的设计

摘要

激光多普勒测速技术是测量运动物体速度的非常重要的方法之一。激光多普勒测速仪以其测速精度高、测速范围广、空间分辨率高、动态响应快、非接触测量等优点正快速地发展成为众多领域中极其重要的测速装置。因此对于该测速技术的研究具有十分重要的意义
　　论文首先介绍了激光多普勒测速技术的历史发展、国内和国外的应用情况，然后阐述了激光多普勒测速基本原理和光路模式，基于多普勒测速原理和通过对几种光路模式的对比，和对元器件的分析、选型以及参数设置，设计了测速系统的双光束-双散射光路结构、光收集装置、前置放大电路和滤波电路。论文接着介绍了多普勒信号处理的几种重要方法，对比分析后采用了快速傅里叶变换FFT方法。基于该方法设计了DSP数字信号处理模块，主要包括中央处理器、A/D模数转换器和FIR滤波器的设计。中央处理器的数据采集和处理模块设计采用的是基于美国德州仪器的TMS320C6713与MAX1420芯片，能进行实时、快速的信号处理。
　　最后，在实验室搭建了一个多普勒测速LDV装置来测量固体的运动速度，运动固体采用的是转盘。通过这个装置，成功地测出了转盘的速度，且具有一定的精确度，达到了测量运动的固体速度的目的，且验证了所设计的整个测速装置的可行性。

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1 绪 论

1.1激光多普勒测速技术的历史背景与发展过程

1.2激光多普勒测速技术实际应用情况

1.3论文的主要研究内容

2 激光多普勒测速仪的基本原理和光路结构的设计

2.1激光多普勒效应的基本概念和原理

2.2光学外差检测

2.3多普勒测速系统的光路模式

2.3.1参考光模式

2.3.2单光束-双散射模式

2.3.3双光束-双散射模式

2.4本课题的光路结构设计单元

2.4.1光源

2.4.2分光系统

2.4.3光接收系统

3 本课题的多普勒信号处理系统设计

3.1中央处理器模块

3.2 A/D转换模块

3.3 FIR滤波器的设计

4 多普勒信号处理方法与实验

4.1多普勒信号处理方法

4.1.1频谱分析法[28~30]

4.1.2频率跟踪法[31~33]

4.1.3计数法[34~36]

4.1.4快速傅里叶变换法(FFT)

4.1.5数字相关法[37~39]

4.2本课题系统信号处理

5 实验结果及分析

6 总 结

致谢

参考文献

附录