SBS激光水下探测扫描系统的研制.pdf

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1、学校代码10406分类号TN249密级学号080080901001题目SBS激光水下探测扫描系统的研制作者马庆学科、专业物理电子学指导教师何兴道教授申请学位日期2011.06学校代码：10406分类号：TN249学号：080080901001南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）SBS激光水下探测扫描系统的研制硕士研究生：马庆导师：何兴道教授申请学位级别：硕士学科、专业：物理电子学所在单位：测试与光电技术学院答辩日期：2011-06授予学位单位：南昌航空大学IAnUnderseaMonitoringScanningSystemforStimulatedBrillouin

2、ScattingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnPhysicalElectronicsbyMaQingUndertheSupervisionofProf.HeXingdaoSchoolofTestingandOpticalTechnologyNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011II摘要扫描系统是海洋激光探测中的一个重要模块，控制系统是整个激光探测系统的控制执行机构，其性能直接关系到探测系统的实时性和成像精度。本文的任务是针对受激布里渊（Stimulat

3、edBrillouinScattering，简称SBS）激光探测的水下探测要求，设计了一种以DSP为核心的数字扫描伺服控制系统，而且为了模拟水下扫描实验，设计了密闭容器，把整个探测光路和扫描运动平台集成在密闭容器里，整个容器伸入水下，做二维定点扫描，完成SBS信号的探测的实验。论文主要研究了SBS激光探测扫描系统的结构组成，控制方案，硬件和软件的设计等问题，在关键器件的选型上面，选择了无刷直流电机，用它来做驱动电机和补偿电机，而且简述了它的优点，还分析了可能带来误差的原因。在扫描总体结构设计方面，硬件采用DSP的一款TM320F2812为主控制核心，主要是考虑到它有丰富

4、的内部硬件资源，加上外围电路如电机驱动电路，反馈采样电路，串口通信电路和电源电路等：软件设计部分采用模块化编程，主要实现PWM信号输出、信号采集、数据通信等功能，为了提高系统的控制精度，采用闭环算法设计。最后对设计的扫描系统样机进行了硬件和软件的调试，而且结合SBS激光探测的光源输出部分和SBS信号的接收部分完成了水下探测实验，对系统的总体评价是：软件和硬件的设计合理，性能稳定，但是探测的距离有限，基于实验的考虑，还是达到了一些基本的要求，对SBS激光探测的实际应用提供了有意义的参考价值。关键词：受激布里渊散射，激光水下探测，自动扫描系统，闭环控制IABSTRACTSc

5、anningsystem,whoseperformancedecidesthelaserdetection’sperformancesuchasimagingaccuracy,isanveryimportantpartinlaserdetection.InthispaperwedesignadigitalservocontrolsystemwhichisusedinalaserdetectionsystembasedonstimulatedBrillouinscatting(SBS).WeuseTM320F2812digitalsignalprocessor（DSP）a

6、sthecontrolchip.Besidesit,inthispaper,wemakeaspecialcontainerinwhichweinstallopticaldeviceandScanningsystem.Sothespecialcontainerisjustlikealaserdetectionandwecanputitunderwatertodoexperiment.Thispapermainlystudiesthelaserdetection’sscanningcontrolsystemofitscomposition,controlprogramand

7、thehardwareandsoftwaredesign.Inthesystemstructuraldesign,thehardwareisconsistedoftheDSPandsomesimplepartsofperipheralinterfacecircuitsuchaselectricalpowerdrivingunit,serialcommunicationandpowersupplymodule.ThePWMcontrol,signalacquisition,speedcontrolandserialcommunication