相位式激光测距谱分析鉴相的无偏改进

针对相位式激光测距中的鉴相误差,建立了谱分析鉴相的误差模型,提出了在数据预处理中引入希尔伯特变换来消除相位差估计偏差的测量方法。分析了传统谱分析鉴相的偏差和方差,指出这些测量偏差受初相位的影响,在高速测距中不容忽略。提出了一种无偏改进方法,通过窗函数法设计正弦信号的简易希尔伯特变换器,将离散傅里叶变换的对象转换为解析信号,在仅增加4次加减法运算和2次移位操作的情况下,实现了近似无偏谱分析鉴相。仿真分析和实验验证结果表明,鉴相均值与真实相位差相同;当信噪比为40dB时,每秒百万次高速鉴相的误差为0.1°;当调制频率为100MHz时,测距精度达到0.4mm。实验表明,将希尔伯特变换应用于谱分析鉴相,可实现高准确度相位差测量,并可应用于高速相位式激光测距。

高频相位式激光测距频率源分析与改进

为优化相位式激光测距的频率源设计,提高测距准确度,通过建立频率源的相位噪声和频差在电路中的传递模型,分析二者对测量误差的影响程度,得出频差是影响测距误差的主要因素,提出通过混频器改进锁相环频率源的方法。该方法采用混频器替代传统锁相环反馈回路的分频器,缩短锁相环的锁定时间,从而提高相位式激光测量的准确度。实验结果表明,在测量频率达每秒百万次时,改进后频率源引起的误差降低了39%,该方法能有效提高相位式激光测量性能。

相位式激光测距全相位谱分析鉴相算法

为降低相位式激光测距的鉴相偏差,以余弦信号为对象深入研究全相位谱分析鉴相的性能。将余弦信号分解为指数形式进行频谱变换,得出负频率会引起谱分析鉴相偏差,但全相位谱分析的频谱泄漏远小于传统傅里叶变换(FFT)法,仿真时鉴相偏差降为后者的1‰。从信噪比增益角度研究窗函数对鉴相精确度的影响,分析表明,归一化频率偏移量绝对值小于0.3时,采用矩形窗的全相位谱分析鉴相方差最小,可达克拉美罗下限的1.3倍。实验结果表明,在测距系统中可忽略全相位谱分析鉴相的偏差,当信噪比为34 dB时,每秒百万次鉴相的精确度为3.3 mrad,测距精确度达1 mm,全相位谱分析适用于高精确度相位式激光测距。

穿戴式无线生理参数采集装置的设计与实现

考虑到人们在的健康调查方面的各种需要,开发出一款使用方便,价格低廉的生理参数采集系统就显得很有必要。为此设计了一个以心电信号为主,包括体温采集在内的生理参数采集系统,并给出了心电图QRS波群的检测方法。产品规格为94.56 mm×54.15 mm×37.80 mm,使用干电池供电,利于便携。采集的数据通过蓝牙模块传输到计算机,计算机实时地处理数据并把信息展现给分析者。由于它经济、实用、可靠,可以广泛应用于移动医疗,个人健康分析等相关领域中。

旋转机械振动检测系统中的PROFIBUS-DP从站设计

现场总线技术在旋转机械振动检测系统中得到越来越广泛的应用,其中PROFIBUS以其自身的优点占有非常高的市场率。采用TMS320F2812和SPC3设计了智能DP从站,具有处理能力强、实时性和安全性等特点,能广泛应用到电力、制造业自动化等领域。详细分析了从站的状态机,并介绍了硬件电路和程序,最后分析采用计算机模拟主站时的各种报文。该从站在采用CP5611和计算机作为主站的通信测试中,也获得了成功。

基于四象限APD的相位法测距系统实现跟踪可行性分析

现有的相位法测距系统均是用来测量距离的,并没有提供方位角和俯仰角相关信息以实现对目标的自动跟踪,从而使得相位法的应用受到限制。针对上述现象,在不考虑回波光斑非均匀性和噪声的条件下,提出了基于接收器为四象限APD的相位法激光测距系统实现跟踪的想法,并通过理论分析和仿真实验证明,通过对四象限的四路信号进行FFT提取幅值信息,可以计算得到方位角和俯仰角,从理论上使得相位法测距系统可以在不需要其他设备辅助的条件下自动跟踪目标。

采用四象限探测器的激光跟踪系统设计

为简化自由空间激光通信的跟踪系统,本文采用四象限探测器检测目标位置,通过峰值保持电路稳定激光脉冲峰值并计算脱靶量,结合角速率和角位置信息,采用基于位置环、速率环、电流环的闭环控制算法实现视轴稳定与目标跟踪。仿真设定载体扰动频率为3 Hz时,系统的隔离度达到1.0%;目标位置±20°正弦变化时,能稳定跟踪;脱靶量噪声是跟踪误差的主要因素,峰值信噪比20 dB时,跟踪误差0.07°。结果证明系统设计可行,为激光跟踪样机研制奠定了基础。

采用相位法的激光跟踪系统设计

为提高激光跟踪精确度,采用相位法改进激光跟踪系统,发射机采用正弦信号调制激光功率,接收电路采用四象限雪崩光电二极管(APD)检测激光回波,通过快速傅里叶变换(FFT)计算失调角,稳定平台保持视轴稳定,并根据失调角跟踪目标。失调角误差是跟踪误差的主要因素之一,与信噪比和数据长度成反比,系统通过滤波、高速采样提高测量精确度。仿真时载体扰动幅度为5°,信噪比为0 d B,干扰信号为目标信号的100倍,系统能准确识别目标,跟踪误差为0.033°,表明基于相位法的跟踪系统具有多目标、高精确度跟踪能力。