基于DSP和APD的水下激光信号采集系统

针对水下蓝绿激光传输环境的特殊性,提供了一种基于定点DSP芯片TMS320F28]2和APD（雪崩二极管）技术的水下激光发射控制及回波信号采集的系统。给出了系统的总体结构、硬件实现和软件程序设计,其中对APD处理电路和DSP的ADC控制模块做了详细的设计。通过实验测试表明,该系统能够准确地采集水下激光的回波信号,便于后期的水下激光传输特性的研究。     

一种水下声信号激光遥感探测系统

论述了水下声信号激光探测的原理及系统结构.具体设计了光探测器、前置放大电路、高通滤波电路、后级放大电路、低通滤波电路、50 Hz陷波器电路、串口通信电路、存储器扩展电路以及基于数字信号处理器TMS320LF2407A设计了控制和运算电路,并利用虚拟仪器来实现探测信号的实时显示.实验证明,该系统能够较好地完成对水下声信号的探测和数据处理.     

一种基于宽带低噪声THS4012运放的激光测高仪前置放大电路设计与实现

激光测高仪依靠回波信号包含的信息来反演地面目标的物理特性,因此必须保持回波信号的保真度和高信噪比.通过选择合适的探测器、设计与探测器匹配的放大电路、设计可以最大信噪比提取信号并保持滤波信号波形的滤波器来达到系统指标.讨论了激光测高仪前置放大电路的设计原则,分析了测高系统中对放大器选择的要求.实验表明,所设计的前置放大电路可以有效地满足设计要求.     

一种激光雷达时刻鉴别电路设计

时刻鉴别电路是激光雷达的重要组成部分。它被用于检测回波脉冲信号到达接收机的终止时刻,并通知处理器进行数据处理。为满足激光雷达系统对时刻鉴别电路的精确鉴时的需求,采用经过差分放大后的回波脉冲信号进行差分电平平移,将平移后的差分信号送入高速比较器进行时刻鉴别,实现了时刻鉴别功能。通过验证,该设计有效改善了前沿时刻鉴别法产生的行走误差,提高了激光雷达系统测距精度,与恒比定时时刻鉴别电路相比又简化了电路。     

机载激光测深系统中回波信号大动态范围的偏振压缩

采用偏振检测方法 ,对机载激光测深实验系统接收到的大动态范围的水下目标反射的激光回波信号的压缩进行了实验研究。结果表明 ,偏振检测方法能压缩激光回波信号的动态范围至少达一个数量级 ,对水下的激光后向散射有较强的抑制作用 ;对探测水下目标反射的激光回波信号的影响不大。     

脉冲激光引信光电转换系统的设计

为了应对脉冲激光引信回波信号弱、脉宽窄的特性,获得目标尽量多的不失真信息,对光电探测器的特性和放大电路的带宽进行了分析,设计了一套实用的光电转换系统,包括PIN探测电路、前置放大电路和主放大电路。经过TINA和MULTISIM软件模拟仿真和实验验证,设计的光电转换系统的带宽为61.089MHz,增益为72.14dB。结果表明,该系统对于脉宽为十几纳秒的回波脉冲信号进行了很好的低噪声、不失真放大,满足了设计要求,回波信号经光电转换系统后输出的信号与应用需要相匹配,为激光引信的后续信号处理提供了稳定可靠的信号。     

大动态范围激光雷达时刻鉴别电路设计

在激光雷达系统中,受限于被测目标距离及反射特性的变化,回波信号的峰值动态范围大,导致由恒比定时鉴别电路确定的回波到达时刻波动较大,产生的行走误差影响了系统的测距精度和测量范围。设计了一种带自适应增益控制的恒比定时鉴别电路,基于回波信号水平快速自动调节放大电路的增益,可适应较大动态范围下的目标测量。实验结果表明,采用自动增益与恒比鉴别电路相结合的方法设计的激光雷达时刻鉴别电路,可以基于回波信号水平在25ns的时间范围内实现放大电路增益的自适应调节;当输入信号上升时间为3ns、电压动态范围为29dB时,利用增益的自动控制可以将回波信号的动态范围降低至9dB,将回波时刻鉴别误差控制在0.42ns内,有效减小了测距系统的行走误差。     

基于APD的“猫眼”目标激光回波探测实验研究

针对＂猫眼＂目标激光主动探测,从抑制噪声干扰和激光后向散射出发,研究了APD激光回波信号探测系统的组成原理和电路设计。设计了一种基于APD的激光回波接收放大电路,采用自动增益控制技术（AGC）,同时给出了接收系统的控制时序逻辑图,并分别对窗帘、玻璃、光滑墙体,望远镜等目标的回波信号进行了接收实验和分析,提出了鉴别＂猫眼＂目标的方法,为后续＂猫眼＂目标识别的实验研究提供了依据。     

利用TDC-GP21的高精度激光脉冲飞行时间测量技术

采用微小时间间距测量芯片TDC-GP21设计实现了高精度激光脉冲测距系统。详细论述了TDC-GP21的工作流程与外围电路,研究了光信号接收与放大电路,并对跨阻放大器理论进行了详细的理论论述与分析。同时,讨论了三角波定比延时脉冲时刻鉴别法,降低了系统对激光器回波信号幅度变化的要求。经实验测试获得了厘米量级的激光脉冲测距系统。系统结构简单,可实现程度高,精度高,功耗低,体积小,可以满足高精度距离测量需求。     

数字激光告警系统探测接收前端设计

探测接收前端是激光告警系统的关键部件,针对数字激光告警系统设计激光脉冲探测接收前端.采用宽带、高增益、低噪声的跨导放大方式实现了对最小来袭激光脉冲产生的10 nA,10 ms的微弱窄脉冲电流的放大,采用放大器饱和方式实现信号的整形,把来袭激光脉冲转换、放大成数字系统能处理的数字脉冲,脉冲宽度代表作用能量大小.前端最小可检测来袭激光信号能量达1μW,动态范围达100 dB.该宽带低噪声跨导放大电路很好地处理了电容对窄脉冲的影响,具有带宽宽(500 MHz),成本低的特点,为放大微弱的ns级及以下的窄脉冲电流信号提供一个很好的宽带方案.该设计结构简单、成本低廉、易于维护,不仅可用于激光来袭探测,还可用于激光安防系统等.     

水下高重频激光测距系统设计与实现

高重频水下激光测量系统可实现对水下小目标高精度探测,是实现海底地形地貌测绘、无人潜航器避障的基础。为实现对水下渔网、三角锥等弱小目标的高精度探测,设计了一款小体积、高精度的高重频水下激光测距软硬件系统。通过对APD的实时信号响应能力、光谱灵敏度等重要性能参数的研究,设计并实现了基于SAE500VSM光电探测器的高增益激光接收硬件电路。开展了水下不同距离的激光测距探测实验,结果表明,高重频激光测距系统能够对水中小目标进行有效探测,探测精度为15cm。     

激光靶海量通道信号模块化并行采集系统设计

为了解决测试弹幕武器弹着点激光靶信号通道过多的难题,提出了模块化的系统组成以及基于现场可编程门阵列加中央处理器的并行数据采集方案,分析了被测弹丸飞行参量及数据采集和存储速度要求,给出了平行阵列激光靶的坐标定位原理,设计了结构简单、可靠性高的光电检测电路,推导了电路灵敏度调整方法,并进行了数据采集实验验证。结果表明,该系统易安装调试、工作可靠性高,采集和存储速度满足弹幕武器密集度测试需要。     

基于AD7980的多路水声信号采集处理系统设计

针对水下声探测系统的要求,利用AD公司最新推出的超低功耗器件AD7980与数字信号处理器TMS320VC5509A设计了一种水下信号采集存储处理系统。可同步采集存储和处理多路水下信号,系统速度、功耗、精度都满足水声探测系统的要求。对整个数据采集处理系统,给出了系统软硬件设计的关键接口原理框图和流程图。经过实验验证,整个采集处理系统达到了设计要求。     

激光空中探测水下目标的新方法研究

为了实现在空中利用激光技术对水下目标进行探测的目的,基于迈克尔逊干涉仪的基本原理,提出了一种从水面散射激光中获取水下声源信息的新方法。设计并实现了一套空中探测水下声信号的实验装置。实验结果表明：频谱分析图中的峰值频率即为水下声源的发声频率,系统能够实时探测发声频率在1 kHz～14 kHz的水下声源,且测量标准偏差小于7 Hz。该方法为航空遥感水下目标提供了一条新的技术途径。     

距离选通水下激光成像系统设计及实验

针对浅水目标探测这一难题,设计了一种基于距离选通技术的水下成像系统。系统围绕532nm Nd…YAG脉冲激光器和选通式增强型电荷耦合器件(ICCD)摄像机搭建而成,并且采用激光脉冲作为系统同步控制的触发信号。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术设计的同步控制电路,进行了距离选通水下激光成像实验。实验结果表明,采用激光脉冲触发同步控制电路的方法,可有效抑制激光脉冲抖动对系统同步控制精度的影响,从而克服水体表面反射和后向散射对成像的影响,提高了成像质量。在有效衰减系数为0.52m-1的湖泊中,系统的成像深度可达到水下7m,对于浅水目标的探测、识别非常有效。     

基于MSP430F1611的自容式叶绿素仪的采集控制电路的低功耗设计

电池供电的自容式叶绿素仪需要在水下长期工作,系统平均功耗必须低,其主要功耗来自于采集控制电路,为满足自容式叶绿素仪的采集控制电路的功耗和处理能力要求,提出基于MSP430F1611的低功耗系统软硬件方案,并针对功耗和处理能力的矛盾,研究了MSP430F1611的主频与功耗之间的关系,通过实测和理论计算,提供了在特定任务条件下的采集控制电路的功耗优化方法.     

基于THS1206的水下多路数据采集系统设计与实现

水下声信号是水下探测系统实现对水中目标远程探测识别的主要信息之一,有效获取水下声信号是一个十分重要的问题。探测系统数据采集部分的速度、精度及功耗直接影响整个系统的性能。针对水下探测系统对数据采集部分的要求,利用微功耗器件THS1206与TMS320VC5509A设计的水下数据采集系统速度快、功耗低、精度高,可同时采集多路水下信号,满足探测识别系统对于数据采集部分的要求。对整个数据采集系统,给出了系统软硬件设计的关键接口原理框图和流程图。整个采集系统经过实际测试,达到了设计要求。     

高重频激光地面足印探测器峰检电路的设计

设计了一款两级峰值检测电路,实现对上升沿为3 ns、脉宽为5 ns、下降沿为3 ns、重频为10 kHz的脉冲信号的峰值检测与保持,利用STM32单片机的模数转换器完成电压信号采集。给出以APD为光电探测器件的地面探测器系统的基本结构框图,利用探测器系统中的放大电路模块使接收激光脉冲宽度从1 ns展宽至5 ns,搭配峰值检测电路模块实现窄脉宽、高重频激光信号的检测与数据记录。利用信号源完成峰值检测电路部分的功能测试,使用重频为1 kHz、脉宽约为1 ns的激光器完成探测器系统整体的功能测试,实验证明此系统可以较好地检测并记录该激光信号的峰值。     

基于ADS8364高速数据采集模块接口设计

在某复杂武器装备检测信号数据采集模块设计中,为实现对多路检测信号的实时精确采集,采用ADS8364与ADSP-BF533芯片相结合的方案。设计了基于ADS8364与ADSP-BF533的高速数据采集模块接口电路和A/D采集控制流程,系统测试表明,接口电路可以实现对装备复杂检测信号的实时精确采集和处理,数据传输速率高,传输稳定。