一种用FPGA提高激光测距精度的改进方法

为了提高脉冲激光测距系统的测距精度,文中提出了一种应用FPGA技术对脉冲激光测距系统的改进方法．在研究传统的激光测距技术的基础上,采用FPGA作为系统主控芯片,通过DCM倍频技术对系统时钟频率进行管理,控制激光发射器的脉冲发射频率,对激光探测器接收到的回波信号进行峰值检测处理．分析了时间间隔测量误差、激光脉冲宽度与A／D转换速率等影响测距精度的因素．实验结果表明改进后的激光测距系统,在FPGA全局时钟频率为300MHz,测量距离为100m时,测距精度能够达到0．8m．     

基于时间透镜的光脉宽循环放大研究

利用时间透镜将超短光脉冲进行展宽后,在接收端使用低成本的示波器就可以实现光脉冲的精密测量,这是实现高精度超短脉冲实时测量与诊断的最简单有效的方法之一。在现有的四波混频原理实现时间透镜成像系统基础上,将光耦合器与时间透镜结合,使得2倍放大的时域成像系统可以实现脉宽指数倍放大,实现时间透镜成像系统的循环利用,降低系统放大倍数较大时的成像系统复杂性。通过理论分析和数值仿真验证光脉宽循环放大的可行性,实现光脉宽的5次循环放大,光脉冲宽度从5ps增大到160ps。     

空中平台对空间目标的高精度激光测距公式

鉴于传统脉冲激光测距校正缺乏空中平台对空间目标测距的问题,通过对激光传输大气信道的微观建模,结合经典大气分层模型,推导了一种高精度的空中平台对空间目标激光脉冲测距校正公式.仿真结果表明,当测距仰角大于30°时,该校正公式的精度可以达到亚毫米量级.     

高精度激光脉冲测距双阈过零时刻甄别技术研究

在高精度激光脉冲测距中,为了消除激光回波信号幅度变化带来的定时误差,提出了采用双阈过零时刻甄别技术。分析了准高斯激光脉冲通过有源CR微分电路成形为双极性脉冲后,微分过零点与激光脉冲的峰位之间的对应关系。设计了由带锁定功能的高速比较器AD96687等芯片组成的高精度双阈过零甄别电路,对电路进行了误差分析,给出了提高精度的措施。实验结果表明：定时精度优于67ps。     

弹载SINS/GPS组合导航系统数据采集与同步设计

针对SINS/GPS组合导航系统来自两个导航系统的数据在时间上不同步导致在弹载高动态环境下导航精度降低的问题,设计了一种基于FPGA+DSP的小型嵌入式组合导航计算机平台.把GPS接收机提供的1PPS脉冲同时接入FPGA与DSP以提供时间基准,利用FPGA实现MIMU与GPS数据在整秒时刻的同步采集,利用DSP实现同步时间差的求取以及GPS数据的外推拟合,完成SINS与GPS数据在信息融合时刻的同步.时间同步过程简单,同步精度高.为了验证方法的有效性,进行了跑车试验,试验结果表明系统所采用的方法可以有效地提高高动态下组合导航系统的精度,比较未经过时间同步处理的导航结果,该方法在姿态角和速度精度上提高了约70%,位置精度提高了约50%,具有一定的工程应用价值.     

基于红外同步的收发分离超声测距系统的研究

传统的超声测距是基于测量超声反射回波所耗费时间的方法而进行的,该方法无法实现两个分离点目标距离的测定. 本文设计了一种利用红外同步信号控制两个分离点目标的测距系统. 文中阐述了该方法的实现原理,给出了收发分离超声测距系统的电路设计,分析了收、发两端超声波传播过程中产生的时间误差来源,并修正了超声波测距公式,以提高测量精度. 该系统电路实现简单,测距精度可达到1.5 mm左右,具有很好的实际应用价值.     

基于小波变换的电力电缆故障测距研究

随着电力电缆的广泛应用,对电缆故障测距的精确度要求也日益提高.为了实现电缆故障的精确定位,引入小波变换的方法对电缆故障行波信号进行检测和分析.根据信号的奇异性检测原理,采用搜索模极大值的方法确定行波信号起始脉冲和反射脉冲时间点,应用单端行波在线故障测距方法进行测距.实验结果表明,利用小波变换的时频局部化特性可有效聚焦到电缆行波信号的奇异点,从而得到精确的脉冲到达时刻.该方法不受电缆故障类型的影响,测距误差小,可获得较高的故障定位精度.     

基于NIOSⅡ的多目标脉冲测距系统

设计了一种能够在一次测量中完成同一方向上多个目标测距的系统,该系统基于一种系统级电路设计方法,利用NIOS Ⅱ内部32位定时器的捕获功能,实现多个回波的捕获,从而完成了同一方向上的多个目标测距。与传统脉冲测距仪器相比,新系统除可以同时完成多目标测量外,还采用了SOPC技术,从而具有集成度高、可靠性高、测量误差小等优点。     

三阶色散对脉冲经光纤放大器后增益特性的影响

为研究限制啁啾脉冲放大(CPA)系统产生高能超短激光脉冲的可能因素,采用时间相关的非线性辐射迁移方程组描述掺镱光纤中脉冲的放大过程,并利用此模型分析了脉冲初始三阶色散(TOD)对脉冲经放大器传输后的功率增益特性的影响. 数值结果表明,当入射脉冲能量相同时,初始TOD为0的脉冲放大后的输出峰值功率增益比具有正TOD的脉冲峰值功率增益小,却比TOD为负值的脉冲峰值功率增益大,并且增益值间的差别随脉冲初始能量的增大而增大.     

基于超声测距的障碍物形状识别

针对超声测距对目标障碍物形状识别问题,利用三个超声波传感器组成探测器,设计了超声测距目标识别电路,通过测量超声波发射脉冲与反射波脉冲之间的时间间隔,可计算出障碍物到探测装置之间的距离;根据物体反射的超声波脉冲到达两个接收器的时间不同,可确定出障碍物表面的边角形状.同时,用Visual studio 2005软件进行了移动避障仿真.实验表明,这种利用三个超声波脉冲传感器探测障碍物边角形状的方法是有效的.     

相位法激光测距的实现

介绍了相位法激光测距基本原理,详细论述了相位差的自动数字测量方法及其引起的误差.对单次检相的精度、频率漂移、大气折射率等对测距误差的影响进行了分析并提出了具体解决方法.实现结果表明,采用相位法测距精度可以达到±(5 mm+5×10-6D).     

一种放大变换电路测试系统

为了精确测量电流/频率变换电路（I/F电路）输出的宽范围频率脉冲信号,文中设计了一套放大变换电路测试系统,利用工控机及32位计数板卡和A/D板卡构建硬件测试平台,采用7651恒流源为I/F变换电路提供精确的恒流输入信号,设计实现了产品供电及电压/电流监控电路、时间基准脉冲信号产生电路、信号隔离电路等,并利用Labview图像化编程软件进行编程.本测试系统在保证可靠性的前提下能实现静态的频率测量.使用计数器板卡及Labview图像化编程软件能缩短项目开发周期,并且有效地提高了频率测量的精度,使相对误差达到0.03%.     

激光数字化位移测量仪

介绍一种非接触式的激光数字化位移测量仪 ,此测量仪用于模具的数控仿型加工系统中的探测头。同接触式的测量仪相比 ,该测量仪不仅降低了对仿型模具材料的限制 ,而且能够提高仿型机床对复杂模具的加工能力。激光数字化位移测量仪是基于光学三角测量原理、CCD光电转换技术及单片机原理开发设计出来的。该测量仪充分利用单片机数字化系统来完成CCD输出位置的检测、测量数据的非线性修正及测量值的输出 ,不仅结构简单 ,而且保证提供了位置信息的实时性。实验表明 ,该测量仪在± 10mm的测量范围内 ,精度可达到 0 .0 2mm     

Threshold Determination and Analysis of Laser Pulse Range Finder

Under different conditions, the highest detection probability should be acquired while receiving laser echo during laser pulse range finding. The threshold voltage of the signal detection can be set corresponding to dif-ferent conditions by using resistor network. As a feedback loop, automatic noise threshold circuit could change the threshold voltage following the noise level. The threshold can track the noise closely, rapidly and accurately by adopting this combination. Therefore, the receiving capability of laser echo receiving system will be maximized,and it can detect weaker laser pulse from noise.     

红外脉冲激光测距仪发收光轴一致性测试方法研究

脉冲激光测距中激光发射、接收光轴一致性是其测距性能的保障。针对红外激光测距仪发、收光轴一致性的检测任务,设计了一种基于离轴式大口径平行光管的测量系统。当测量发射光轴时,激光经离轴抛物面反射镜反射后,再经平面反射镜反射汇聚到位于焦平面上的上转换板上,形成可见光光斑,求出光斑中心,以该位置表征激光发射轴;保持焦平面位置不动,将上转换板换下。将自发激光衰减反馈模块的光纤输出端子安装到焦平面定位框上,可以测得脉冲激光测距仪的激光接收轴。计算可得出发、收光轴的偏差角,测试精度为0.05mil。     

砂箱弥散试验尺寸效应及弥散度尺度效应

砂箱弥散试验结果的应用受弥散度尺度效应及砂箱尺寸效应限制。为导向性分析砂箱尺寸效应和尺度效应对弥散度影响及二者关系,以中、细砂构建孔隙含水层,采用尺寸为1.0 m(长)×0.4 m(宽)×0.6 m(高)、0.5 m(长)×0.2 m(宽)×0.3 m(高)的大、小尺寸比为2倍的砂箱各两个,开展NaCl示踪砂箱弥散试验,观测分析10、20、30和40 cm等4个尺度的弥散度。结果表明:①小砂箱弥散度大于大砂箱,具体为(4.26±0.94)cm>(1.21±0.30)cm、(5.66±1.42)cm>(1.66±0.42)cm、(4.33±1.32)cm>(1.45±0.50)cm和(3.08±0.11)cm>(2.81±0.03)cm; ②以大砂箱为表征,弥散度尺度效应为0.045 7; ③与大砂箱相比,尺寸效应使小砂箱的弥散度分别增大(2.51±0.39)倍、(2.41±0.50)倍、(1.99±0.57)倍和(0.10±0.05)倍; ④尺寸效应(E_size)和尺度(x)关系为E_size=0.153 2x-7.731 8。综上所述,砂箱尺寸越大,尺寸效应越小; 尺度越大,尺寸效应越不明显。该研究为消除尺寸效应对砂箱试验测定土体弥散度影响,及实现砂箱尺度测得弥散度的野外尺度外推提供参考。     

A mobile incoherent Mie-Rayleigh Doppler wind lidar with a single frequency and tunable operation of an injection Nd: YAG laser

A mobile incoherent Doppler lidar system has been experimentally demonstrated to be able to transmit reliable single frequency operation laser pulse, even after truck transit and in very high vibration environments. The linewidth of the injection-seeded pulse Nd:YAG laser can be measured by means of an I₂ molecular filter. And, lidar validation experiments demonstrated the feasibility and capability of measuring wind field by the Mie-Rayleigh Doppler wind lidar. The uncertainty of measured wind speed is 0.985m/s in the altitude range from 2 to 4 km.     

PSoC的多路陀螺输出脉冲计数系统设计

针对陀螺计数系统中计数范围窄、精度低、计数设备复杂等问题,提出了基于PSoC的陀螺输出脉冲计数系统.本系统以PSoC芯片CY8C29666-24PVXI为核心,采用无缝轮询计数法,通过对该芯片中的定时器、计数器、串行外围主设备等用户模块的配置,运用C语言,完成了对陀螺脉冲输出每5 ms一次的数据采集和存储,最终通过LCD对1 s数据进行实时显示.本系统同步实现了6路陀螺输出脉冲的计数,计数范围为0.1 Hz～2 MHz,误差小于1.0×10-4,满足了实际测试要求.     

飞秒激光加工K24高温合金的仿真与试验分析

为探究飞秒激光与K24镍基高温合金的作用机理,应用普朗克方程与菲涅尔公式,推导出K24反射率与吸收率随激光脉宽的变化曲线.利用固体力学的线性假设方程,推导出K24高温合金的晶格热容和电子比热.结合简化的一维双温模型,采用有限差分法解析单脉冲飞秒激光与K24高温合金作用过程中电子和晶格的温度变化,基于K24高温合金的蒸发温度推导得出单脉冲飞秒激光作用下合金的理论蚀除深度.用较低频率的激光进行了验证试验.用正交实验分析激光平均功率、焦点进给距离、扫描次数、扫描速度等工艺参数对加工微孔形貌的影响规律.结果表明:扫描速度对加工微孔形貌的影响最大,进给距离次之,而激光能量和扫描次数对微孔形貌的影响较小.研究结果为飞秒激光对高温合金的高质量微孔加工提供了理论和实验基础.