这是一篇哈尔滨工业大学2012年 物理电子学工学博士的毕业论文。相干多普勒激光雷达是测量遥感风场和运动目标速度的有力工具。相干多普勒激光雷达的发射源普遍使用单纵模激光器，而锁模激光所具有的宽频谱、窄脉宽、高峰值功率等特性使其在作为相干激光雷达发射源方面具有潜在的应用价值。本文从理论上和实验上对基于锁模激光的相干多普勒激光雷达进行了研究。 理论上，在单频外差探测原理的基础上，考虑了具有 m+1 个模式、纵模间隔为 ω 的本振光，与发生了 Δω 频移的信号光相干拍频后的理论模型，证明了相位差恒定的锁模激光可以实现相干混频，并可以通过低通滤波或 FFT 频谱分析的方式检测出差频信号。利用这一理论模型进行了数值模拟计算，分析了信号光在不同的频移值时的拍频波形，讨论了实现相干探测本振光与信号光应满足的条件。 基于相干多普勒激光雷达系统对发射光源的要求，进行了锁模激光器的实验研究。通过使用不同的锁模器件得到锁模激光输出，其中主动锁模和调 Q 主动锁模都获得了单脉冲宽度在百皮秒量级、锁模深度 100%、锁模几率 95%以上的稳定的锁模脉冲序列输出。对被动锁模、主动锁模、调 Q 主动锁模的激光输出特性进行了对比研究，主动锁模脉冲序列包络时间较长但峰值功率较低，而调 Q 主动锁模峰值功率高但包络时间较短，不同类型的激光输出为后续的相干测速实验提供了多种选择。 利用声光移频器模拟外差探测中信号光发生的多普勒频移，进行了锁模激光拍频实验研究，并与单纵模激光拍频实验结果进行了比较。使用锁模激光在频移为 30 ~ 80 MHz 的范围内进行了拍频实验研究，拍频波形及信号处理的结果均与理论分析相符， 测量结果的相对误差在 0.5%以下。 分别使用脉宽为 10 ns和 16 ns 的调 Q 单纵模脉冲进行拍频，在信号光频移为 150 MHz 时测量结果的相对误差分别为 3.7%和 1.6%。对比实验结果发现，调 Q 单纵模脉冲由于有限的脉宽限制了拍频后包络的数量，导致误差相对较大，而锁模脉冲序列由于具有较长包络时间，在测量较低频移值时仍具有较高的精度，即测量低速目标时更具有优势。在具有较长包络时间的同时，锁模激光还具有高峰值功率和窄脉宽的特点。使用光纤耦合的方式进行了相干拍频实验，得到了稳定的相干拍频波形，FFT 频谱分析的结果与设定值和理论分析相符。
标签： 激光雷达
上传时间： 2022-02-12
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本系统采用电动机电枢供电回路串接采样电阻的方式来实现对小型直流有刷电动机的转速测量。该系统主要由二阶低通滤波电路,小信号放大电路、单片机测量显示电路、开关稳压电源电路等组成。同时自制电机测速装置,用高频磁环作为载体,用线圈绕制磁环,利用电磁感应原理检测电机运行时的漏磁,将变化的磁场信号转化为磁环上的感应电流。用信号处理单元电路将微弱电信号转化为脉冲信号,送由单片机检测,从而达到准确测量电机的速度的要求。In this system, the sampling resistance of armature power supply circuit is connected in series to measure the speed of small DC brush motor. The system is mainly composed of second-order low-pass filter circuit, small signal amplifier circuit, single-chip measurement and display circuit, switching regulated power supply circuit and so on. At the same time, the self-made motor speed measuring device uses high frequency magnetic ring as the carrier, coil winding magnetic ring, and electromagnetic induction principle to detect the leakage of magnetic field during the operation of the motor, which converts the changed magnetic field signal into the induced current on the magnetic ring. The weak electric signal is transformed into pulse signal by signal processing unit circuit, which is sent to single chip computer for detection, so as to meet the requirement of accurate measurement of motor speed.
标签： 直流电动机
上传时间： 2022-03-26
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电源正朝着高效率,高稳定度,高功率密度,低污染,模块化发展。为了满足输出电压和频率可变的逆变电源的基本指标,调制方式上各种新颖的调制技术不断涌现,控制上各种适合于不同要求的逆变器的控制方案被提了出来。本设计是基于SPWM逆变技术,将由单片机产生的SPWM波输出作为绝缘栅双极晶闸管的驱动信号,最后通过低通滤波,从而在输出端得到一个无失真的正弦信号波形。本文设计了一种交流电力频率转换器(AFC),提高交直流转换器与无功功率控制,其超前相位补偿原理是导致减少当前控制回路的给定线频率带宽的要求。由于这些特性,可使用相对减缓转换功率等设备,因此它可以用于高电平交流线频率。
上传时间： 2022-03-28
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大学生电子设计竞赛G题 手写绘图板 原理图+PCB+论文摘要： 本设计目的得到一个较为精确的手写绘图板，我们通过一个恒流源接入覆铜板并将八个精密电阻引入，当触摸笔接触到覆铜板任意一个位置时便会检测到一个小电压信号，通过这一原理我们在覆铜板上通过表笔的移动采集差分信号，差分信号有助于信号传输，我们将采集到得信号进行电压跟随以提高电路带负载的能力从而得到较为稳定的小电压信号，再进行前置高精度较高增益放大并通过低通滤波然电路后进入电压跟随电路从而得到更稳定的信号并提高信号准确度及性价比。被放大的电压信号被高精度的AD采集，经过51单片机的处理得到信号数据并将处理的信号显示到液晶上，从而实现实时显示表笔的位置坐标的要求及其他的显示要求。
标签： 大学生电子设计竞赛
上传时间： 2022-04-11
上传用户：jiabin
在特殊形状物体清洗过程中,超声清洗是一种新型的清洗方法.超声波发生器作为超声清洗电源,是超声波清洗设备的重要组成部分.本文针对超声波发生器研制中存在的关键技术问题,分别对主回路、声学系统谐振频率自动跟踪系统和输出功率控制系统进行研究和设计,并且进行了实验验证与分析.主回路是超声波发生器功率传输系统,它的可靠性对整个系统十分关键.论文主要对EMI滤波电路、APFC、逆变桥、高频脉冲变压器和匹配网络进行研究和设计.在超声波发生器中,声学系统谐振频率自动跟踪技术是保证输出效率的关键因素.论文在分析压电陶瓷换能器在谐振点附近等效电路的基础上,采用相位控制频率调制技术,利用数字锁相环建立了一种新型的包含鉴相、低通滤波、压控振荡器、调节器的动态频率自动跟踪系统,使超声波发生器工作在最佳状态.当被清洗物件放入清洗槽中之后,由于超声波发生器的负载发生了变化,导致其输出功率随之降低.这样就会影响到清洗的效果,为了解决这个问题就必须对输出功率进行控制.本文巧妙的利用了APFC电压反馈网络可以调节输出电压的特性,采用单片机控制数字电位器的方法调节APFC的电压反馈网络的参数,从而达到控制输出功率的目的.在理论分析和电路设计的基础上,研制了一台500W超声波发生器样机.本样机基本实现了声学系统谐频率自动跟踪,显著提高了换能器的转换效率;同时实现了功率控制,降低了超声波发生器功率损耗,减少了体积,增加了输出功率监控,促进了较大功率超声波发生器的发展.
标签： 超声波发生器
上传时间： 2022-05-23
上传用户：aben
针对四轴飞行器飞行性能不稳定和惯性测量单元(IMU)易受干扰、存在漂移等问题,利用惯性传感器MPU6050采集实时数据,以经典互补滤波为基础,提出一种可以自适应补偿系数的互补滤波算法,该算法在低通滤波环节加入PI控制器,依据陀螺仪测得的角速度实时调节PI控制器补偿系数。飞行器姿态控制系统采用双闭环PID控制方法,姿态解算的欧拉角作为系统外环,陀螺仪角速度作为系统内环。最后,搭建以NI my RIO为核心控制器的四轴飞行器,通过Lab VIEW实现算法和仿真,实验结果表明,自适应互补滤波算法可以准确解算姿态信息,双闭环PID控制超调量小、反应灵敏,控制系统基本满足飞行要求。
标签： mpu6050 互补滤波 四旋翼飞控系统 双闭环PID LabVIEW语言
上传时间： 2022-06-13
上传用户：bluedrops
四轴起飞时，发出触发信号使导航模块开始工作，同时读取ICM20602的加速度计、陀螺仪数据，对数据卡尔曼滤波后姿态解算，对角度与角速度采取串级PID调节。控制系统算法设计主要有ICM20602滤波算法，姿态解算算法、串级PID控制算法和定高部分控制算法。碍于篇幅所限，下面介绍最重要的串级PID控制算法和定高部分控制算法。地理坐标系中重力的水平分量为零，仅用三轴陀螺仪和三轴加速度计无法计算出航向角，由于巡线机器人保持稳定飞行只需要横滚角（roll）和俯仰角（pitch），所以四元数转换成欧拉角。定高控制算法采用的是增量式PID控制，定高控制的输出最后与姿态控制的输出叠加到四个电机的控制中。数据滤波使用的是低通滤波，采用近三次的平均值。为了防止姿态对激光测距的影响及减小高度控制对姿态控制的干扰使用欧拉角来校正高度值，即Hight=(float)Hight*(cos(roll)* cos(pitch))。将四元数转换后的欧拉角与陀螺仪测出来的角速度进行串级PID控制，其中欧拉角作为外环，角速度作为内环。外环的PID以及内环的PD设定值为测试数据值。由于内环的角速度控制不需要无静差,所以内环采用PD控制,为防止测量的误差造成较大影响,外环积分需要限幅。
标签： 传感器
上传时间： 2022-06-24
上传用户：默默
简介本应用笔记说明了无传感器无刷直流（Brushless DC，BLDC）电机控制算法，该算法采用dsPIC数字信号控制器（digital signal controller，DSC）实现。该算法对电机每相的反电动势（back-Electromotive Force，back-EMF）进行数字滤波，并基于滤得的反电动势信号来决定何时对电机绕组换相。这种控制技术不需要使用离散式低通滤波硬件和片外比较器。BLDC电机的应用非常广泛。本应用笔记中描述的算法适合于电气RPM范围在40k到100k的BLDC电机。运行于此RPM范围内的一些BLDC电机应用可以是模式化RC电机、风扇、硬盘驱动、气泵以及牙钻等。本应用笔记中描述的算法可在以下两个Microchip开发板平台上实现：·PICDEMTA MCLV开发板·dsPICDEMTM MC1开发板PICDEMTM MC LV 开发板包括一片dsPIC30F3010DSC。上述算法在该器件上得以实现，因为该器件包含在PICDEMTM MCLV开发板中。然而，您也可使用dsPIC30F2010作为替代处理器以节约成本。该板的默认配置包含一个5MHz的晶振。在测试该算法时使用7.37MHz的晶振。PICDEM MCLV开发板上所使用的资源如下：
上传时间： 2022-06-30
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本文针对传统放大器信噪分离能力弱，无法检测微弱信号这一现状，设计了一个基于AD630的锁相放大器。系统以开关式相关器为锁相放大器的核心部分进行设计，具有电路简单、运行速度快、线性度高、动态范围大、抗过载能力强等优点。本文设计的锁相放大器硬件主要包括信号通道模块、参考通道模块、相关器模块、电源模块、电压检测模块、显示模块等部分。信号通道模块的输入级通过并联多个放大器的方式有效降低了噪声，通过跟踪带通滤波电路提高了信噪比；参考通道模块包含参考电压放大器、锁相环电路和相移器电路三个部分，可以将输入信号放大10~10000倍：相关器模块是锁相放大器的核心部分，采用高信噪比的AD630芯片进行电路设计，包括相敏检波电路（PSD）和低通滤波电路；电源模块由集成三端稳压器构成，通过模拟电源和数字电源隔离的方式有效降低了电源纹波：电压检测模块通过电阻分压的方式提高了可检测范围；显示模块为数字电压表ZF5135-DC2V，直观显示被检测信号。本文利用Altium Designer软件绘制PCB板对电路进行了测试，结果表明系统能够准确检测到uV级别的信号，并且信噪比较高。相位差在0~360°范围内连续调节时，能够将较微弱的信号从噪声的背景中提取出来并进行放大。同时该系统各级电路之间采用直接耦合的方式，对于频率较低的信号，仍然能进行锁相放大。设计中对锁相放大器理想和非理想模型进行了仿真对比，结果表明在未掺杂噪声时，信号通道将输入信号放大10倍，相位改变180°。最后根据行为级建模和电路实物焊接两种方法进一步分析验证了锁相放大器的工作机理。
上传时间： 2022-07-11
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智能称重系统的设计资料要以微控制器为控制核心，通过称重传感器实现对灌装气体重量的自动检测及控制，但普遍存在称重精度不高、功能不全等问题。本文旨在以高性能STC11F32XE 单片机为控制核心，设计出高精度数据采集、宽温度工作范围的智能燃气灌装称重系统。1 系统硬件电路设计1． 1 整体硬件电路设计燃气灌装称重控制系统主要包括: 信号采集、信号调理、灌装过程控制、数据显示等模块。其中的信号调理模块对传感器的mV 输入信号进行滤波、放大、A/D 转换后送入单片机STC11F32XE 进行处理; 电源电压电路给各模块电路提供数字5 V 和模拟5 V 直流电压; 数码管显示器、键盘、蜂鸣器及指示灯构成人机交互模块; 温度传感器DS18B20 采集环境温度供传感器温度补偿时使用( 见图1) 。1． 2 信号采集及调理电路据设计要求，称重传感器选用铝合金悬臂梁结构的应变片式传感器，其有效的最大输出在20 mV以内，为了拓展其A/D 转换器的满量程有效利用范围，需要对其进行差动放大。同时，为了提高其抗干扰能力，对传感器输出信号进行二阶低通滤波， IN －和IN + 为传感器输出的差动信号，S3 和S4 是磁珠，对高频干扰信号有一定的抑制作用; 运算放大器采用精密双运放OP2177，放大电路的放大倍数由R10、R31 和RG1 决定
标签： 智能称重系统
上传时间： 2022-07-24
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