激光多普勒测振计信号采集和处理系统设计

为实现激光-水声浅海地形遥感探测中,激光多普勒测振计的数据采集和处理,解决数据采集处理中采样率低、人机界面操作不便、在线处理不及时、采样通道数目少等问题,设计了一种可视化的信号采集和处理系统。借助VC+[KG-1.5mm]+编程技术,对PCI5616数据采集卡进行了二次开发,实现了激光多普勒测振计输出信号的采集、实时显示、保存以及在线处理。实验表明,该信号采集处理系统能满足实际水面测量的工作需求,有效实现了激光多普勒测振计输出信号的实时采集与处理,并具有操作灵活、实时性强、集成度高等特点。     

时间拉伸光子多普勒测速技术研究

在瞬态高速测速场景中,目标物体在几十ns时间内能加速到几~几十km/s,因此光子多普勒测速系统中电学数模转换器件带宽要求达到GHz甚至上百GHz。时间拉伸光子多普勒测速系统利用飞秒激光时间拉伸特性,在光域中完成信号降频处理,降低了光电信号探测器件和电学数模转换器件带宽压力。提出了改进的时间拉伸光子多普勒测速系统,飞秒脉冲经过第一级色散器件充分展宽铺满整个时域,避免了速度信号的采样间断;信号解调上采用误差补偿算法对频移信号进行补偿,减小了因为位移引入的系统误差,从而增加了有效记录时间。实验使用纳秒激光驱动铝膜产生高速飞片,测试了文中测速系统在记录时间1.2 μs内的实验效果。实验使用重频50 MHz飞秒光源,第一级和第二级色散器件分别使用200 km和100 km单模光纤,构成比例因子2/3。最终实验表明系统将3.6 GHz的多普勒频移信号降低为2.4 GHz,通过与光子多普勒测速系统进行结果比对,实验动态误差小于5%。该系统将能够应用于多种动高压技术加载飞片场景下的速度进行测量,为瞬态高速测量领域提供了新的测量手段。     

基于FPGA的宽带ADC数据采集系统的设计

为了解决射频仿真系统宽带信号采集和处理问题,设计了一种基于FPGA的数据采集系统,系统采用ADC08D1000对宽带信号进行实时采样和转换。该方案采用了模块化设计,设计简单,通用性强,可广泛用于高速系统中的实时数据采集和处理。     

相干激光测风雷达信号处理系统研究

介绍了基于相干探测方式的多普勒激光测风雷达的基本组成结构和原理,着重对激光测风雷达的信号处理系统进行了研究.文中给出了信号处理系统中所采用的多普勒信号处理方法,对采集到的多普勒回波信号进行了仿真研究.采用商业数据采集卡和LABVIEW软件,设计了相干激光测风雷达信号处理系统,并通过搭建的平台实现了激光视向风速的测量.通过模拟的多普勒回波信号,对信号处理系统进行了测试验证,实验结果证明了该信号处理系统能够达到0.8 m/s的速度测量精度.     

多路复用光子多普勒测速复用方案分析及实验研究

对光子多普勒测速(PDV)的基本原理和光学外差技术进行了阐述,对时分、波分、波分时分联合等三种多路复用光子多普勒测速(MPDV)复用方案进行了深入的分析,并指出了各种方案适宜的多点测速类型。根据理论分析结果,设计并搭建了一套2路波分加2路时分的MPDV,并设计了爆轰实验装置,同时利用该装置进行了爆轰加载铝飞片的验证实验。结果表明,较好地实现了MPDV技术,并从其复用了4个测点速度信息的1路干涉信号中,分别解读出了各个测点的多普勒频移曲线及速度曲线,最高速度达到2.5km/s,飞行时间达到16μs,同时验证了MPDV与常规PDV和外差式PDV在静态干涉信号、多普勒频移曲线、速度曲线等方面的差异性和相同点。研究结果对于研究大数量点数MPDV有重要的参考意义。     

光子多普勒测速仪的单探头多目标测速能力研究

随着相关研究的发展,在冲击波物理、爆轰物理、强激光、兵器等众多领域中,均提出了通过单个探头对小范围内的多个目标,如多个小飞片或粒子群,同时进行高精细度速度测量的要求,为满足该要求,论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构,分析了单探头多目标测速应用时的信号特征和数据处理方法,指出速度分辨率和空间分辨率是决定该性能的关键因素。根据理论分析结果,采用光通信行业中的常规器件,搭建了一台光子多普勒测速仪,并设计了爆轰实验装置,同时利用该装置进行了爆轰加载金属飞片的验证实验。实验结果表明,使用单个光子多普勒测速探头,对单个大尺寸铝飞片、多个小尺寸铝飞片、铅靶喷射粒子群等单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果,获得了各目标的速度曲线以及多条速度曲线构成的速度带,测量最高速度达到2.5km/s,工作距离达到20mm。研究结果对于深入探索光子多普勒测速技术在单探头多目标测速中的应用有重要的参考意义。     

基于吸收光谱技术的气流速度测量研究

气体运动速度的非接触在线测量在发动机等高速流场实验研究中具有重要意义。基于吸收光谱技术中吸收谱线的多普勒频移效应,设计并搭建了高速气流测速系统,对经过拉瓦尔喷管加速的高速气流速度进行了实时在线检测。实验选用H2O在1392 nm附近的特征吸收谱线,基于LabVIEW程序进行数据采集与处理得到实时流速。在此基础上,分析了该系统的速度测量极限,为后续系统进一步优化及整体装置的开发奠定了基础。     

基于FPGA的多普勒测振计信号采集与处理系统设计

为了实现激光水声浅海地形遥感探测中水声信号的实时解调与处理,设计了一种基于FPGA的激光多普勒测振计信号采集与处理系统。以CycloneⅡ系列FPGA为核心控制模块,结合ADS1174模数转换芯片、DAC8551数模转换芯片和MAX3232收发芯片,实现了高速数据采集和串口通信。该信号采集系统具有性能可靠、实时性强、集成度高、扩展灵活等特点,并且通过试验验证了其功能的正确性。     

摩擦试验机数据采集与处理系统设计

基于摩擦试验机对计算机采集与处理数据功能的要求,采用串口通信方法,结合VB语言编程,设计了试验机的数据采集卡和数据处理系统。实验测试表明,该数据采集和处理系统能完成摩擦信号的实时动态采集、实时数据处理和数据动态显示。系统工作可靠,测试数据准确。     

基于NI-4431的瞬变电磁信号高精度采集系统设计

基于NI-4431数据采集卡和图形化编程软件LabVIEW设计了瞬变电磁信号高精度采集系统,系统适用于瞬变电磁信号的采集及简单的实时信号处理,系统中信号采集模块由NI-4431实现,其他功能,包括信号的采集、处理、存储和用户界面等,均在上位机(LabVIEW2014)实现。实验表明,该系统能够完成对瞬变电磁信号的实时采集与处理,采集精度高,具有较好的应用前景。     

基于线阵CCD的降水粒子探测高速数据采集系统

针对线阵CCD图像扫描技术探测降水粒子的情况,设计了一种基于高速模数转换器(ADC)、先进先出缓存器(FIFO)和数字信号处处理器(DSP)的线阵CCD数据采集系统。能实现以该线阵CCD驱动时序最高频率16.6 MHz的数据采集,系统运行稳定;数据存储和处理循环进行,保证信号转换的稳定性和避免数据存储丢失;详细描述前端调理电路、数据采集系统的原理、硬件构成和逻辑控制模块,给出了数据处理算法设计和系统试验结果。     

小波分层法在激光多普勒测速信号中的应用

为了降低激光多普勒测速信号中的噪声，采用在仿真激光多普勒测速信号中加入高斯白噪的方法，通过小波分层后高频系数置零法和小波阈值去噪法2种方法进行仿真去噪，进行了仿真分析及实验验证。结果表明，小波分层后高频系数置零法能够提高信噪比获得图形光滑的信号，达到较理想的去噪效果。这一结果对提高在激光多普勒测速系统信号检测应用中的准确性是有帮助的。     

基于DBZP方法的微弱GPS信号快速捕获

卫星信号的捕获是GPS(Global Positioning System)接收机信号处理的首要任务.在微弱信号环境下,传统的方法难以实现信号捕获的准确性和快速性.本文的新方法将P(Y)码捕获技术应用于微弱GPS信号的C/A码捕获,并针对连续积分数据跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案.仿真结果表明,此方法能够较好地捕获到信噪比低至15dB-Hz的信号,同时确保较少的运算量和较高的灵敏度.     

高集成度的高频多普勒探测系统的设计

地震、台风、磁暴等天气事件爆发时,引发的电离层扰动会对无线电波的传播环境造成影响,使空间传播的高频无线电信号产生多普勒频率偏移.针对此问题,提出了一种新型的高集成度的高频多普勒探测系统.通过研发的高集成度的高频多普勒接收机接收来源于电离层反射的高频无线电信号,经过信号处理电路的混频处理获得低中频信号,再通过数据采集卡采集信号并保存在PC机上,利用上位机软件对保存的数据进行实时处理,得到高频多普勒频移的变化曲线,从而研究电离层扰动特征.同时给出了电离层日出效应、偶发E层和行进式电离层扰动等探测实例.实际观测表明:该探测系统运行稳定可靠,可以用于电离层环境的长期监测.     

激光多普勒技术测量大尺寸直径的研究

介绍了激光多普勒技术用于大尺寸直径测量的原理 ,并据此设计了新型差动激光多普勒大尺寸直径测量系统。采用差动型光学系统并使用声光调制器对测量光束进行调制 ,提高了系统的测量精度。高频信号和低频信号分开处理 ,消除了信号的相互干扰。实验结果反映了系统良好的线性度。线性回归的相关系数达到 0 .9999,相对测量精度为 3× 10 - 4 。     

一种基于虚拟仪器技术的信号谱分析系统

介绍了一种以LabVIEW可视化虚拟仪器开发平台开发的谱分析系统，并着重介绍了其中以Mallat正交小波变换算法为基础的小波分解子VI的实现和验证。该系统实现了对模拟信号的采集，并通过计算机完成对信号的分析处理。     

WIDE SWATH FMCW SAR DATA PROCESSING IN SQUINT MODE简

This paper concentrates on the data processing of Frequency Modulation Continuous Wave （FMCW）, Synthetic Aperture Radar （SAR） in the case of wide swath and squint mode. In the mode, the Doppler centroid dramatically varies along slant range compared to conventional pulsed-SAR. This poses a challenge for system design and signal processing since a very large azimuth bandwidth would be introduced. In the paper, we accommodate the Doppler centroid variations with range by an im- proved spectral-length extension method, where a bulk range shift and updated Doppler centroid variations are introduced to greatly reduce the azimuth aliasing with respective to the existing methods Moreover, an image formation approach that integrates wave number domain algorithm is presented to focus the raw data of FMCW SAR in the case of wide swath and squint mode. Point target simulation experiment demonstrates the advantages of the presented method.