光纖多普勒拍頻信號高速采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、在工程領(lǐng)域中，振動(dòng)測量廣泛用來測量物體的動(dòng)態(tài)特性，基于多普勒效應(yīng)的測振技術(shù)是一種重要的檢測手段。本文為了解決全光纖激光干涉系統(tǒng)產(chǎn)生的多普勒信號的實(shí)時(shí)采集和處理問題，提出了一種以現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)為核心的信號采集和處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，此方案對振動(dòng)信號的采集及處理技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新性和探索性的研究，為激光多普勒測振技術(shù)的發(fā)展及實(shí)際的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.介紹了光纖多普勒測振系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。結(jié)合光外差檢測技

2、術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，和同軸式光路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種全新的全光纖激光測振系統(tǒng)。
　　2.根據(jù)對多普勒信號的模型分析，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA為核心的信號采集和處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，硬件系統(tǒng)是以CycloneⅣ的FPGA為核心控制模塊，結(jié)合信號調(diào)理電路、A/D電路及D/A轉(zhuǎn)換電路等外圍模塊構(gòu)成。根據(jù)系統(tǒng)的測量精度的需求，對硬件系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了分析和研究，完成各模塊器件的選型。利用Altium Designer軟件繪制原理圖并制作PCB，

3、同時(shí)利用QuartusⅡ軟件進(jìn)行算法的編寫，實(shí)時(shí)調(diào)試硬件電路，通過示波器可同時(shí)觀測目標(biāo)的速度和位移變化，并且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信端口與上位機(jī)的通信。
　　3.振動(dòng)信號處理算法的研究。該算法以多周期同步測頻法為核心，結(jié)合前端的信號參數(shù)提取技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號速度與位移信息的提取。
　　4.實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析。搭建了以音圈電機(jī)、音叉、音響為測試對象的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證裝置，分別進(jìn)行振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:測振系統(tǒng)的速度測量范圍在0.1～10m