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机载激光雷达双光楔扫描系统设计与实现 预览 被引量:2
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作者 朱精果 +5 位作者 黄启泰 蒋衍 刘汝卿 姜成昊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1-6,共6页
介绍了作为大型机载激光雷达关键部件的双光楔扫描系统的模型建立、设计实现以及实验验证。为实现双光楔扫描系统的大尺寸、宽视场和高精度指向,设计了16°楔角、320 mm直径的成对光楔,以及对应的高精度PID双轴扫描控制模块,分析了... 介绍了作为大型机载激光雷达关键部件的双光楔扫描系统的模型建立、设计实现以及实验验证。为实现双光楔扫描系统的大尺寸、宽视场和高精度指向,设计了16°楔角、320 mm直径的成对光楔,以及对应的高精度PID双轴扫描控制模块,分析了系统误差来源和误差控制方法。在45 m距离的地面测试中,通过每个3.6°转动楔镜,累计100次与真值测量比对进行检校和验证,扫描指向误差小于50μrad,通过搭载集成后的机载激光雷达飞行实验,实测扫描视场为32.03°,进一步验证了双光楔扫描系统的有效性。 展开更多
关键词 激光扫描系统 双光楔 PID控制算法 机载激光雷达
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轻小型机载激光扫描仪设计 预览 被引量:6
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作者 朱精果 +3 位作者 任建峰 肖芳 张珂殊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期1426-1431,共6页
介绍了作为机载激光雷达关键部件的激光扫描仪模块化设计方法和各模块主要功能。为实现激光扫描仪的小型化、轻量化目标,设计了四面棱镜作为扫描部件,分析了工作距离与光学口径的对应关系并基于探测器参数设计通光口径,采用光纤激光器... 介绍了作为机载激光雷达关键部件的激光扫描仪模块化设计方法和各模块主要功能。为实现激光扫描仪的小型化、轻量化目标,设计了四面棱镜作为扫描部件,分析了工作距离与光学口径的对应关系并基于探测器参数设计通光口径,采用光纤激光器作为光源有效减小了扫描仪的尺寸和功耗,并设计了准直系统对出射激光进行整形。在16 m距离和293 m距离的定点测距地面测试中,轻小型激光扫描仪精度可达到5 mm和18 mm,最后介绍了搭载轻小型激光扫描仪进行的飞行实验结果。 展开更多
关键词 激光扫描仪 三维成像 激光雷达 轻小型
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基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法 预览
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作者 谢文锋 +2 位作者 周维虎 任建峰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1194-1199,共6页
介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据... 介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。 展开更多
关键词 相位式测距 双频激光 拍频 欠采样 全相位谱分析鉴相法
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基于双频测尺的大尺寸空间激光测距方法研究 预览
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作者 张云雷 张珂殊 +1 位作者 邵永社 《计算机技术与发展》 2015年第3期45-49,共5页
相位式激光测距采用连续波测相,为实现高精度鉴相,单频测尺的调制频率相应地提高,导致测距系统的空间尺度变小。为实现大尺寸空间的激光测距,文中在FPGA上设计实现双频测尺的鉴相系统,两测尺均采用全相位频域数字鉴相法。鉴相系统在不... 相位式激光测距采用连续波测相,为实现高精度鉴相,单频测尺的调制频率相应地提高,导致测距系统的空间尺度变小。为实现大尺寸空间的激光测距,文中在FPGA上设计实现双频测尺的鉴相系统,两测尺均采用全相位频域数字鉴相法。鉴相系统在不同信噪比的信号下的实验表明,通过控制两测尺之间的频差,有效降低了测尺间干扰;低频测尺测距范围75 m,高频测尺测距精度可达0.4 mm,系统整体鉴相精度0.08°,测量速度每秒50万次,满足了大尺度空间中相位式激光测距的应用需求。 展开更多
关键词 激光测距 相位差 全相位FFT 可编程逻辑器件
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双通道三维成像激光雷达技术研究 被引量:2
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作者 左建章 +1 位作者 朱精果 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2013年第3期49-51,共3页
激光雷达作为一种三维测量系统,通过采集的激光测量点(点云)对测量区域实现三维测量覆盖。由于三维测量覆盖的网格密度受测距范围、激光发射频率、扫描角度和扫描频率等因素限制,单通道激光扫描难以完成高网格密度三维点云数据采集... 激光雷达作为一种三维测量系统,通过采集的激光测量点(点云)对测量区域实现三维测量覆盖。由于三维测量覆盖的网格密度受测距范围、激光发射频率、扫描角度和扫描频率等因素限制,单通道激光扫描难以完成高网格密度三维点云数据采集。为探索提高激光雷达扫描点云网格密度的有效途径,本文建立了激光雷达双通道扫描系统模型,分析了该模型的双通道三维测量的实现机理,设计了双通道机载激光雷达扫描演示系统。通过对比目标地物的实际扫描试验结果,验证了双通道激光雷达扫描仪的系统可行性和获得更高分辨率、更完整测量区域表面三维点云的能力。 展开更多
关键词 激光雷达 三维成像 双通道 点云密度
光纤束传感器测量轴系扭转振动的研究 预览 被引量:2
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作者 孔祥洪 段发阶 +1 位作者 欧阳涛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第1期 10-12,15,共4页
介绍了一种运用光纤束传感器结合双条纹编码盘、测量轴系扭振的系统。论述了该测量系统的实现原理、系统构成、采样时间对扭振测量精度的影响,以及系统误差。将该系统在某型号航空设备上进行模拟实验,验证了该测量系统具备高精度、安... 介绍了一种运用光纤束传感器结合双条纹编码盘、测量轴系扭振的系统。论述了该测量系统的实现原理、系统构成、采样时间对扭振测量精度的影响,以及系统误差。将该系统在某型号航空设备上进行模拟实验,验证了该测量系统具备高精度、安装方便、抗干扰能力强等优点,对于回转机械的扭振检测和故障诊断具有很好的实用价值。 展开更多
关键词 激光 光纤束传感器 扭振 角速度
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旋转叶片异步振动全相位FFT辨识方法 预览 被引量:4
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作者 欧阳涛 段发阶 +1 位作者 叶德超 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期 268-273,共6页
基于叶尖定时的旋转叶片振动测量技术属于严重的欠采样方法。为实现旋转叶片异步振动辨识,分析了基于叶尖定时的异步振动信号模型,设计了一种利用全相位FFT分析技术的多传感器遍历的异步振动辨识方法,从理论上推导了全相位FFT以及多传... 基于叶尖定时的旋转叶片振动测量技术属于严重的欠采样方法。为实现旋转叶片异步振动辨识,分析了基于叶尖定时的异步振动信号模型,设计了一种利用全相位FFT分析技术的多传感器遍历的异步振动辨识方法,从理论上推导了全相位FFT以及多传感器遍历算法,并进行了计算机仿真验证。运用该方法在某型号航空设备的旋转叶片完成振动测量实验,实验结果表明,叶片异步振动辨识结果与叶片理论设计基本一致。成功解决了叶片异步振动欠采样问题,进一步完善了叶尖定时测振系统。 展开更多
关键词 叶尖定时 旋转叶片 异步振动 全相位FFT 遍历
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基于多光束叶尖定时原理的叶尖间隙测量技术 被引量:3
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作者 叶德超 段发阶 +1 位作者 欧阳涛 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期570-573,共4页
针对发动机叶尖间隙测量的复杂应用环境,设计了基于多光束叶尖定时原理的叶尖间隙测量方案,通过提取叶片到达按一定夹角排布的不同光束时间差计算间隙值。模型分析表明,其测量精度主要取决于定时精度,受转子转速、反射光强弱变化、光源... 针对发动机叶尖间隙测量的复杂应用环境,设计了基于多光束叶尖定时原理的叶尖间隙测量方案,通过提取叶片到达按一定夹角排布的不同光束时间差计算间隙值。模型分析表明,其测量精度主要取决于定时精度,受转子转速、反射光强弱变化、光源不稳和漂移等环境因素影响小。采用超小型光纤准直器,在0.5-3.5mm工作距离内将光束直径缩小至100μm以下,使系统具备了小于15μm高精度测量能力。三棱锥布局的测头改进设计提供了在线参数校正功能,且便于现场安装和检测。 展开更多
关键词 叶尖定时 叶尖间隙 光纤准直器 三棱锥布局
基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法 预览 被引量:14
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作者 欧阳涛 郭文力 +1 位作者 段发阶 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期 249-252,257,共5页
为掌握旋转叶片在不同工作转速下的振动特性,利用叶尖定时测振系统对旋转叶片进行振动测试。分析了基于变速扫频测量的速矢端迹法理论,设计了一种多传感器辨识叶片同步振动的新方法。运用该方法对某型号航空设备的旋转叶片进行振动测量... 为掌握旋转叶片在不同工作转速下的振动特性,利用叶尖定时测振系统对旋转叶片进行振动测试。分析了基于变速扫频测量的速矢端迹法理论,设计了一种多传感器辨识叶片同步振动的新方法。运用该方法对某型号航空设备的旋转叶片进行振动测量实验,准确地辨识出不同转速下旋转叶片的振动倍频、动频、振幅及阻尼系数等参数。频率和振幅辨识重复性精度分别高达0.007 2 Hz和5.7μm。正确绘制出叶片振动坎贝尔图,实验辨识结果与叶片理论设计结果基本一致。 展开更多
关键词 叶尖定时 旋转叶片 同步振动 倍频遍历
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恒速下旋转叶片同步振动辨识方法 预览 被引量:5
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作者 欧阳涛 段发阶 +1 位作者 孔祥洪 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期 742-746,共5页
欠采样极度减少了同步振动信息,为实现恒速下辨识旋转叶片同步振动参数,分析了基于叶尖定时测振原理的同步振动欠采样模型.设计了一种利用多支任意分布的叶尖定时传感器辨识叶片振动参数的方法,从理论上推导了振动倍频遍历算法将该... 欠采样极度减少了同步振动信息,为实现恒速下辨识旋转叶片同步振动参数,分析了基于叶尖定时测振原理的同步振动欠采样模型.设计了一种利用多支任意分布的叶尖定时传感器辨识叶片振动参数的方法,从理论上推导了振动倍频遍历算法将该方法在某型号航空设备上进行模拟验证实验,实验结果表明,该方法可以准确实时地辨识出振动倍频、振动频率、振幅等参数,并还原出叶片同步振动信号,恢复精度约2μm,成功克服了恒速下叶片同步振动欠采样的辨识难度,进一步完善了叶尖定时测振系统. 展开更多
关键词 叶尖定时 旋转叶片 同步振动 倍频 遍历
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基于叶尖定时的旋转机械叶片振动信号重建 预览 被引量:6
11
作者 段发阶 +1 位作者 欧阳涛 叶德超 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第13期 98-103,共6页
基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是离散的欠采样信号,利用插值法对其重建的时域信号能反映叶片振动峰值等参数特征,为故障诊断提供依据。通过分析简谐振动的数学模型和信号采样及重构定理,提出在匀转速下利用若干均匀安装... 基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是离散的欠采样信号,利用插值法对其重建的时域信号能反映叶片振动峰值等参数特征,为故障诊断提供依据。通过分析简谐振动的数学模型和信号采样及重构定理,提出在匀转速下利用若干均匀安装在机匣上的叶尖定时传感器采集叶片振动信息进行振动位移信号重建的新方法。利用高阶B样条函数构建的插值核函数具有快速收敛的特点,在减小信号截断误差的同时降低了算法复杂度,利于工程应用。介绍信号重建误差的来源,其测量精度对转速稳定性有较高要求,通过计算机仿真和模拟振动平台气激试验分析该方法性能,验证其在实践中的有效性。 展开更多
关键词 叶尖定时 叶片振动 欠采样 信号重建 插值
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基于ARM和FPGA的旋转叶片振动信号仿真系统设计 预览
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作者 季茂林 段发阶 +1 位作者 欧阳涛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第11期 110-112,共3页
设计了一种脉冲信号发生器,作为高速旋转叶片振动测量系统中的测试环节,实时模拟现场光纤传感器产生的多路脉冲信号,用以测试和验证上位机软件算法的可靠性。对旋转叶片进行数学建模,提取影响叶片振动的相关参数,计算出各传感器脉... 设计了一种脉冲信号发生器,作为高速旋转叶片振动测量系统中的测试环节,实时模拟现场光纤传感器产生的多路脉冲信号,用以测试和验证上位机软件算法的可靠性。对旋转叶片进行数学建模,提取影响叶片振动的相关参数,计算出各传感器脉冲信号产生的时间;实现了基于ARM和FPGA的硬件方案,使用ARM进行外设的控制,使用FPGA进行主要运算和脉冲信号的输出。将该设备应用于叶片振动测量系统,能够产生准确的脉冲信号.完全满足系统高速、高精度的要求,通过自带键盘或串口输入参数,该设备具有足够的可调范围,且同时做到便携性。 展开更多
关键词 脉冲信号仿真器 高速 高精度 ARM 现场可编程门阵列
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基于叶尖定时的旋转机械叶片振动频率辨识ESPRIT方法 预览 被引量:4
13
作者 段发阶 +2 位作者 欧阳涛 孔祥洪 季茂林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期 18-21,共4页
基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法。... 基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法。介绍该方法的理论依据,推导了频率估计解模糊的具体步骤,通过计算机仿真和模拟振动平台气激实验分析该方法频率估计性能,验证了其在工程实践中的有效性。 展开更多
关键词 叶尖定时 叶片振动 频率辨识 欠采样 旋转不变子空间(ESPRIT)
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双参数法辨识叶片同步振动的研究 预览 被引量:7
14
作者 欧阳涛 段发阶 +3 位作者 闫明 钟志才 石小江 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第3期 42-45,49,共5页
基于叶尖定时测振原理,对双传感器测量叶片同步振动的双参数分析方法进行理论推导,建立叶片同步振动分析模型并进行计算机仿真,得出双参数辨识叶片同步振动的具体方法。利用自主开发的叶尖定时测振系统在某型号航空设备上成功完成振... 基于叶尖定时测振原理,对双传感器测量叶片同步振动的双参数分析方法进行理论推导,建立叶片同步振动分析模型并进行计算机仿真,得出双参数辨识叶片同步振动的具体方法。利用自主开发的叶尖定时测振系统在某型号航空设备上成功完成振动检测试验,采用双参数法对试验数据分析处理,准确辨识出叶片同步共振的幅值、固有频率、倍频等参数,所得结果与理论分析基本一致。 展开更多
关键词 旋转叶片 同步振动 叶尖定时 双参数法 频率辨识
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隧道CO浓度检测关键技术 预览
15
作者 段发阶 +1 位作者 欧阳涛 张玉贵 《自动化仪表》 CAS 2008年第12期 14-17,共4页
介绍了一种基于气体滤波相关原理的隧道CO浓度测量方法及其关键技术。采用气体相关滤波原理,只需单光路,不需要参考光路,也不需要对样气采样,具有抗干扰能力强、实时性好的特点。建立了气体滤波相关原理的详细数学理论模型,对接收探测... 介绍了一种基于气体滤波相关原理的隧道CO浓度测量方法及其关键技术。采用气体相关滤波原理,只需单光路,不需要参考光路,也不需要对样气采样,具有抗干扰能力强、实时性好的特点。建立了气体滤波相关原理的详细数学理论模型,对接收探测器的选取及其恒温控制提出了相应解决方案并进行了详细说明。通过实验样机验证了整个方案的可行性。 展开更多
关键词 气体滤波相关 一氧化碳 浓度测量 PbSe探测器 恒温控制 PID
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前向散射式能见度测量技术研究 预览 被引量:13
16
作者 段发阶 +1 位作者 欧阳涛 张玉贵 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期 1281-1285,共5页
介绍了一种基于红外前向散射原理的能见度测量仪的原理和测量方法。对其检测电路设计中的技术难点——发射光功率稳定和微弱信号的检测放大进行了讨论并提出了相应的解决方案。通过发射端双光路闭环负反馈回路设计和接收端锁相放大电路... 介绍了一种基于红外前向散射原理的能见度测量仪的原理和测量方法。对其检测电路设计中的技术难点——发射光功率稳定和微弱信号的检测放大进行了讨论并提出了相应的解决方案。通过发射端双光路闭环负反馈回路设计和接收端锁相放大电路的应用提高了仪器稳定度和测量精度。并制作了实验样机模拟现场环境验证了电路实际效果。 展开更多
关键词 大气能见度 前向散射 红外LED 稳功率控制 锁相放大器
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磁电式脉冲传感器原理与叶尖定时误差分析 预览 被引量:3
17
作者 欧阳涛 段发阶 +1 位作者 张玉贵 《计量技术》 2008年第4期 3-6,共4页
基于叶尖定时测振原理,分析了磁电式脉冲传感器工作原理。结合传感器外形,通过计算推导,得出了影响叶尖定时精度的因素。并且通过理论仿真和实验对相关波形进行了比较。为磁电式脉冲传感器的设计,提高叶尖定时精度提供了理论基础。
关键词 叶片振动 定时精度 磁电式脉冲传感器
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