基于硬件开发平台的多普勒测量系统构建设计浅析.doc
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1、基于硬件开发平台的多普勒测量系统构建设计浅析多普勒测量系统利用多普勒效应测量运动目标(固体、液体或气体)的速度。最著名的应用大概要算雷达枪了,交通巡警利用它检测超速汽车。在测量除汽车速度之外的其他物体的运动(例如心脏中血液的流动)时,需要进行多种测量,来确定更为复杂的流动的细节。方法之一是利用电子束聚集技术。在这种技术中,将使用大量探测器(许多小雷达枪)测量从发射源返回的频率。这些探测器沿抛物线分布(如图1 所示),因此从焦点返回的信号将会同时到达每个探测器。将这些信号组合起来,并对显著速度的微小波动进行少量处理,就可以确定位于焦点处的物体的速度。如果可以移动探测器来对整个关注区域进行扫描,那
2、么这种方法效果会相当好,但是如果没有这样的条件,则可以采用另外一种技术,它可以获得同样的结果。通过插入一定的可编程的延迟,改变各个探测器的输入组合的时间,可以将焦点改变到关注区域中的几乎任何位置。例如,加入一定的固定额外延迟可以使焦点远移,而改变延迟来缩短图 3 显示了一种系统实现示例的框图。位于图中部的FPGA负责产生发射器使用的输出信号。该实现采用Xilinx直接数字频率综合器IP核,可方便地产生各种波形。可以根据测量目标的不同轻松改变探测器测量返回信号的模拟值,产生馈送到FPGA的数字值。FPGA对输入信号执行部分初步滤波运算,来调整探测器的位置。然后FPGA向每个探测器数据流中插入一定
3、可编程延迟,以实现电子束聚集功能。数据流被组合起来,一个数字滤波器负责确定信号的频率分量。这样就得到了确定焦点速度所必需的多普勒读数。在FPGA的内部有一个MicroBlaze软核,控制着测量过程,从而实现高层次的功能,如扫描、初始化、测试,以及诊断等。DSP读取和存储FPGA执行操作的结果。一旦完成一系列扫描,处理器就可以构建出一幅针对扫描区域的数字图像。可以为不同的速度分配不同的颜色(按照线性、对数或任何其他比例),并将数字图像转换成视频图像,在图形终端上实时显示或记录下来留待以后回放。利用众多可以得到的软件或工具包中的一个,还可以在处理器中轻松实现到JPEG或其他视频格式的转换,还可以采
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