基于DSP的频谱分析型激光多普勒信号处理器的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第1期光电工程Vo1．34，No．12007年1月Opto—ElectronicEngineeringJan，2007文章编号：1003—501X(2007)01—0126-05基于DSP的频谱分析型激光多普勒信号处理器的研究陆尧，刘昌文2，刘杰2(1．天津大学电子信息工程学院，天津3000722．天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072)摘要：为了提高激光测速系统中信号处理速度，获取更高的测量精度和实时检测能力，本文从硬件结构、传输策略和试验结果入手，提出了利用DSP芯片作为频率分析处理器的多普勒测速系统

2、．通过对A／D控制策略，光电数据采集压缩，DMA传输和DSP处理器中的FFT谱分析和频谱校正算法的研究和对数变频模式模拟电压信号测量试验，实现了多普勒信号处理器在显示采样频率为7MHz，速度显示间隔为O．3ms的实时检测和频率细化能力．关键词：激光多普勒测速；DSP芯片；频谱校．if-；数据采集中图分类号：TN247文献标识码：ASpectrum-analyzinglaserDoppleranemometrysignalprocessorbasedonDSPLUYaoILIDChang-wen2，LIDJiez，(1．SchoolofElectronicsandInform

3、ationEngineering,~anjmUniversity,l~anjin300072，China2．StateKeyLaboratoryofEngines，l~anjinUniversity,7ianjin300072,China)Abstract：ForimprovingsignalprocessingspeedinLaserDopplerAnemometry(LDA)systemtoobtainhigherml~lsureprecisionandreal-timedetection，aLDAsignalprocessorusingDSPasspectrum-an

4、alyzingprocessorWasdescribedbasedonhardw~eframe，transmissionstrategyandtrialresults．Thisprocessor,whichintroducedtechnologiesofadjustingADconverter,sampleddatumcompressionandDMAtransmission，utilizedFFrrandPhase-diferenceSpccorrectionmethodtoacquiretheDopplerfrequencycorespondingtovelocity．

5、Themeasurementofsimulatedvoltagesignalinlogarithmmodeoffrequencyconversionandtumplateconfirmsfeasibilityofthissignalprocessor,whichcanbeusedforreal-timedetectionin7MHzdisplaysamplefrequencyandO．3msspeeddisplayintervalKeywords：LaserDoppleranemometry；DSPchip；Frequencycorection；Dataacquisitio

6、n引言激光多普勒测速(LDA)是利用流体中或固体表面散射粒子对入射激光产生散射，通过探测携带多普勒频移的散射光，获得流体或固体表面运动速度【IJ，多普勒频率局与被测速度l'关系为fo-2vsin(ar／2)，其中妫两激光束夹角，妫激光波长，l'为粒子运动速度，即被测流速。由于LDA应用场合多较为恶劣，携带多普勒频移的有效数据率较低，提高信噪比，特别是对多普勒信号处理器的改进便成为该技术的设计重点。数字信号处理具有更宽的动态范围，有利于设备间匹配及较高的信噪比，因此多普勒信号处理器向着数字化方向发展已成必然趋势L¨J。目前，出现了诸如基于PC机[3--4j和数字相关型【)JL

7、DA信号处理系统，收稿日期；2006-03~8l收到修改稿日期：20064-084-01基金项目：“高等学校骨干教师资助计划和“国家自然科学基金资助项1~1(50076033)作者简介：陆尧(1979-)，男(汉族)。上海人，博士生。主要从事激光测速和专用集成电路设计研究．E-mail：ly21@eyou．com维普资讯http://www.cqvip.com2007年1月陆尧等：基于DSP的频谱分析型激光多普勒信号处理器的研究127但这些系统仍存在着精度和实时性不够的问题。对此，本文提出一套新型LDA信号处理器。