信号处理系统
发布时间:2016/2/16 19:15:42 访问次数:1079
激光多普勒信号是非常复杂的。由于流速起伏,所以频率在一定范围内起伏变化, DS1338C-33是一个变频信号。因粒子的尺寸及浓度不同,散射光强发生变化,则频移的幅值也按一定的规律变化。粒子是离散的,每个粒子通过测量区又是随机的,故波形有断续且随机变化。网时,光学系统、光电检测器及电子线路存在噪声,加上外界环境因素的干扰,信号中伴随许多噪声。信号处理系统的任务是从这些复杂的信号中提取那些反映流速的真实信息,传统的测频仪很难满足要求。现已有多种多普勒信号处理方法,如频谱分析法、频率跟踪法、频率计数法、滤波器组分析法、光子计数相关法及扫描干涉法等。下面介绍使用最广泛的频率跟踪法及发展较快的频率计数法。
频率跟踪法能使信号在很宽的频带范围内(2.25 kHz~15 MHz)得到均匀放大,并能实现窄带滤波,从而提高了信噪比。它输出的频率量可直接用频率计显示平均流速。输出的模拟电压与流速成正比,能够给出瞬时流速以及流速随时间变化的过程,配合均方根电压表可测湍流速度。
图10.28所示是频率跟踪器电路方框图。受频率调制的光信号在光电检测器中进行光混频后,拍频信号经前置宽带放大器形成具有一定强度的初始多普勒信号,初始多普勒信号先经滤波器除去低频分量和高频噪声,成为频移信号fD,它和来自电压控制振荡器14的信号fvco同时输入电子混频器2中,混频器起频率相减作用,混频后得出中频信号f= fD-fvco,中频.厂输入中心频率为fo的调谐中频放大器3中烈进行放大,厂和fo大致相同。将放大后的幅度变化的中频信号/送入限幅器4,经整形变成幅度相同的方波。限幅器本身具有一定的门限值,能去掉低于门限电平的信号和噪声,然后将方波送入鉴频器5。鉴频器给出直流分量大小正比于中频频偏铲- fo)的电压值,此直流信号经时间常数为To的RC积分器11平滑作用后,再经直流放大器12适当放大,作为控制电压反馈到压控振荡器14,形成频率跟踪闭环回路,使压控振荡器的频率紧紧地跟踪在输入的多普勒信号频率上。压控振荡器的频率反映平均流速大小,压控振荡器的控制电压U反映流体的瞬时速度。
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激光多普勒信号是非常复杂的。由于流速起伏,所以频率在一定范围内起伏变化, DS1338C-33是一个变频信号。因粒子的尺寸及浓度不同,散射光强发生变化,则频移的幅值也按一定的规律变化。粒子是离散的,每个粒子通过测量区又是随机的,故波形有断续且随机变化。网时,光学系统、光电检测器及电子线路存在噪声,加上外界环境因素的干扰,信号中伴随许多噪声。信号处理系统的任务是从这些复杂的信号中提取那些反映流速的真实信息,传统的测频仪很难满足要求。现已有多种多普勒信号处理方法,如频谱分析法、频率跟踪法、频率计数法、滤波器组分析法、光子计数相关法及扫描干涉法等。下面介绍使用最广泛的频率跟踪法及发展较快的频率计数法。
频率跟踪法能使信号在很宽的频带范围内(2.25 kHz~15 MHz)得到均匀放大,并能实现窄带滤波,从而提高了信噪比。它输出的频率量可直接用频率计显示平均流速。输出的模拟电压与流速成正比,能够给出瞬时流速以及流速随时间变化的过程,配合均方根电压表可测湍流速度。
图10.28所示是频率跟踪器电路方框图。受频率调制的光信号在光电检测器中进行光混频后,拍频信号经前置宽带放大器形成具有一定强度的初始多普勒信号,初始多普勒信号先经滤波器除去低频分量和高频噪声,成为频移信号fD,它和来自电压控制振荡器14的信号fvco同时输入电子混频器2中,混频器起频率相减作用,混频后得出中频信号f= fD-fvco,中频.厂输入中心频率为fo的调谐中频放大器3中烈进行放大,厂和fo大致相同。将放大后的幅度变化的中频信号/送入限幅器4,经整形变成幅度相同的方波。限幅器本身具有一定的门限值,能去掉低于门限电平的信号和噪声,然后将方波送入鉴频器5。鉴频器给出直流分量大小正比于中频频偏铲- fo)的电压值,此直流信号经时间常数为To的RC积分器11平滑作用后,再经直流放大器12适当放大,作为控制电压反馈到压控振荡器14,形成频率跟踪闭环回路,使压控振荡器的频率紧紧地跟踪在输入的多普勒信号频率上。压控振荡器的频率反映平均流速大小,压控振荡器的控制电压U反映流体的瞬时速度。
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