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ispLSI1032在激光多普勒测速仪中的应用

2012-10-17 10:53
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  文章提出了一种基于ISP技术实现激光多普勒测速仪的新方案,使用ABEL-HDL语言完成了激光多普勒测速仪数字器件的逻辑设计,将所设计的程序下载到器件ispLSI1032,实现预期功能。同时,器件的高密度性和可编程性提高了硬件电路的集成性、可靠性及保密性。

  激光多普勒测速仪是一种基于多普勒效应来测量流体或固体运动速度的一种仪器。它属非接触测量,具动态响应快、空间分辨率高、测量范围大等优点,在测量领域有广阔的应用前景。

  激光多普勒信号具有高频、信号微弱、信噪比低的特点,给电路设计提出了较高的要求。随着电子技术的高速发展,采用ISP(在系统可编程)技术的CPLD(复杂的可编程器件)取代传统的标准集成电路将成为技术发展的必然趋势。我们将当前发展活跃的ISP技术应用于激光多普勒测速仪的电路设计,来充分发挥它在测量领域的应用。

  1 激光多普勒测速仪的构成

  频率为f0的激光通过分光镜分为两束光s1、s2。对光束s1进行光频调制,发生频移后光束s1的频率为f0+fs(注意:fs的频率高于多普勒频移fD)。光束s1被运动速度为V的粒子所散射,散射光s1的频率为f0+fs±fD。同时,另外一个光束s2也沿着散射光方向射向雪崩二极管(APD,avalanchephoto diode),两束光在静止的APD表面进行混频。APD接收到的电信号频率就是两束光的频差Δf,

  设V为粒子的运动速度,λ为激光的波长,θ、α分别为激光入射光、散射光与粒子运动速度方向的夹角,则

  累计一定时间内APD输出的脉冲个数,从而得到多普勒频移fD。物体运动速度V的大小也就能相应计算出来了,其运动方向通过比较Δf与fs的大小来判别。常见的多普勒信息处理方法有频率跟踪法如图1所示。

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