光幕测速法中微弱光信号的分析与检测.pdf

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1、第25卷第4期传感技术学报V01．25No．42012年4月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．2012AnalysisandDetectionofWeakOpticalSignalinLightCurtainVelocimetryWANGZhuang，CAIHuaiyu，HUANGZhanhua，WANGQuan(TianjinUniversity，CollegeofPrecisionInstrumentandOptoelectronicsEngineering，KeyLaborator

2、yofOpto—electronicsInformationTechnology，MinistryofEducation，Tianjin300072，China)Abstract：Ageometricmodeloftheprojeetilethroughthelightcurtainisbuiltandtheedgeextractionmethodisusedtodetecttheweakopticalsignals．Thedesignedanalogcircuitconsistsofthreeparts：thepre—proce

3、ssingcircuit，thecascadefilteramplifierandtherectifiercircuit．Effectivesignalscanbeextractedbyfilteringtheinterferenceofnaturallightandinsertnoise．Themethodcanovercometheimpactofprojectilepropertiesandenhancetheadaptabilityofdetectionsystem．Simulationresultsshowthatthe

4、circuitcaneffectivelyextractandamplifytheweakopticalsignals，andthesignaltonoiseratiocanreachupto20dB，meetstherequirementofdetection．Keywords：photoelectricdetection；lightcurtainvelocimetry；weakopticalsignal；cascadefilterEEACC：1220；7230G；6140doi：10．3969／j．issn．1004-1699

5、．2012．04．018光幕测速法中微弱光信号的分析与检测木王壮，蔡怀宇，黄战华，王铨(天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室，天津300072)摘要：构建了弹丸通过光幕的几何模型，提出了用于检测微弱光信号的边沿提取法，设计了由预处理电路、级联滤波放大电路和整流电路三部分组成的模拟电路，通过滤波的方式可有效滤除自然光和蚊虫噪声的干扰，实现微弱信号提取。该方法还可有效克服弹丸属性对测量的影响，增强检测系统的适应性。仿真实验表明，电路可以有效提取放大微弱的光信号，信噪比达到20dB以上．满足探测的要求关键词：光电

6、检测；光幕法；微弱光信号；级联滤波中图分类号：TN7文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)04—0505—05弹丸飞行速度是弹道特性的一个重要参数．也的电信号比较微弱，且与外界自然光及电路噪声处是枪炮、火药生产研制单位的一个重要技术指于相同量级，信噪比很低，有效信号容易淹没在各种标⋯。在众多测速方法中，光幕测速法由于其低价噪声中。为了得到有效的信号以便后级电路的分析格、高测试精度、高可靠性的特点，逐步成为靶场测处理，制作低噪声、高精度的放大器是非常重要的。试系统中一个重要的组成部分。主动式激光光幕有人利用小波变换理

7、论和随机共振理论等方法检测靶_2]以激光光幕作为靶面，弹丸通过光幕时会漫反微弱信号l3]，其结果都不是很理想，处理之后的信射光源发出的光线形成微弱的光信号．光电探测器噪比都在10dB以下。将接收到的光信号转换成电信号并以脉冲的形式输本文在分析有效输入信号及噪声特性的基础上出，这个脉冲信号便是弹丸到达光幕的时刻信号。提出了一种信号边沿的检测方法．可以克服弹丸属测速时，用两台光幕靶与一台控制器配合，控制器计性(弹丸长度、弹尖形状等)对测量系统精度的影算出弹丸通过两个光幕靶的时间差，据此可求出弹响。设计了一种滤波放大电路，利用多级有源滤

8、波丸通过此段距离的平均速度放大电路将淹没在噪声中的微弱激光漫反射信号精微弱光信号检测的难点在于弹丸漫反射光源发确提取并放大，最终把该信号以高信噪比的电压信出的光线形成的光信号，幅度较小，且极易受到外界号形式传输到后级电路，为后级电路提供稳定可靠蚊虫