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激光雷达结合了激光探测和雷达系统的优势,具有抗干扰能力强、稳定性高、响应速度快,短距离内高精度的特点。针对目前兵器测试领域中,尤其是膛内弹丸速度测试方面存在测速点少、实时数据分析能力差、测量精度不高等问题,激光雷达可以进行高速扫描,捕捉弹丸在膛内不同位置的速度变化,在短距离内实现高精度测量。本文基于此背景展开研究,以相位式激光雷达为研究对象对信号处理的实时性进行分析,主要研究工作如下:(1)提出了用于本文实时信号处理技术研究的激光雷达系统总体方案。对比不同类型激光雷达的测距原理,相位式激光雷达在中短距离测距场景下精度较高,确定调制信号的生成方式,采用DDS频率合成技术生成雷达所需的调制信号,分析影响激光雷达探测距离的因素,针对光电信号弱,原始信号信噪比低的问题,研究了微弱信号检测算法;根据相敏检波解调原理,分析相敏检波器的鉴相特性。最后,对比并分析了正交锁相算法在信号处理中的优势并对正交锁相算法进行仿真。(2)设计并搭建了基于FPGA的信号处理平台硬件电路。根据激光雷达的工作特点、调制和解调频率,对元器件进行选型,设计了半导体激光器的驱动电路、PIN光电二极管的跨阻放大电路、电源电路、AD/DA电路以及信号调理电路。最后,对FPGA信号处理板卡PCB进行设计与焊接。(3)开发了激光雷达实时信号处理系统的上下位机程序。首先,选择了Lab VIEW作为系统的软件开发平台。采用函数生成的方式设计了DDS波形发生模块,分析了各种控制字在频率合成中的作用;设计数据采集、相敏检波程序,分析对比不同滤波器的特点。采用正交信号与待测信号混频滤波,得到的复信号进行极坐标变换求解出待测信号的幅度谱和相位谱,用于鉴别目标特性。约定千兆以太网数据传输格式,编写上位机软件,对波形进行显示和存储。最后,根据激光雷达信号处理的理论结合硬件平台进行试验验证。对激光调制电路和光电检测电路进行测试,分析电路的频响特性以及信噪比,在FPGA中对正交锁相检波算法实现,验证算法的可行性,测量在不同距离下激光回波信号的相移。结果表明,FPGA可对激光雷达回波信号逐点处理,信号的调制频率最高可达10MHz,通过FPGA可计算出相位信息,进而可求解出目标的距离,满足多种场景下实时测量的需求。

关键词：激光雷达相位式锁相算法相敏检波实时信号处理

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PZT铁电薄膜介电性能的数字锁相测试技术

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仪器仪表学报 2005年第4期26卷 331-335,339页

作者：李磊鲁健褚家如平志明中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230027

在DSP上实现的数字锁相测试系统,采用数字锁相算法来完成对信号的锁相测试。基于该系统开发出了简单、可靠、可调性好并具有较高精度的PZT铁电薄膜介电性能测试系统。实验表明,使用该系统测得的样品介电常数的相对误差小于1 %,能够满足... 详细信息

在DSP上实现的数字锁相测试系统,采用数字锁相算法来完成对信号的锁相测试。基于该系统开发出了简单、可靠、可调性好并具有较高精度的PZT铁电薄膜介电性能测试系统。实验表明,使用该系统测得的样品介电常数的相对误差小于1 %,能够满足PZT铁电薄膜制备技术以及微机电系统中器件设计对薄膜性能测试的要求。

关键词： PZT铁电薄膜数字锁相测试技术介电性能性能测试系统微机电系统锁相算法系统开发相对误差介电常数器件设计制备技术 DSP 高精度可调性信号

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同步无扰切换技术的研究和实现

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工程技术研究 2018年第15期3卷 30-33页

作者：石双双陈鹏王洋杨鑫北京动力源科技股份有限公司北京100070

同步无扰切换功能是将电动机的供电在变频器和电网之间互相切换,如果切换不当,必然会引起电流冲击和功率倒灌。该技术的实现有两大关键技术:限流电抗器的计算和锁相算法的实现,通过理论计算和MATLAB仿真对两大技术进行了深入分析和设计... 详细信息

同步无扰切换功能是将电动机的供电在变频器和电网之间互相切换,如果切换不当,必然会引起电流冲击和功率倒灌。该技术的实现有两大关键技术:限流电抗器的计算和锁相算法的实现,通过理论计算和MATLAB仿真对两大技术进行了深入分析和设计,最终给出了不同等级的设备配置列表。本文比较了几种常见锁相算法的优缺点,结合项目实际情况选择了实现简单且性能满足需求的锁相算法,所提的工变频同步无扰切换控制系统,具有切换电流小、电机无失电、成功率高的优点,拓宽了高压变频器的应用场合,提升了公司产品的竞争力。

关键词：高压变频器同步无扰切换限流电抗器锁相算法

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