高速數(shù)據(jù)采集與任意傳感器功能結(jié)合多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
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時(shí)間：2012-10-24
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實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：
運(yùn)動(dòng)物體反射的超聲波信號(hào)經(jīng)模擬乘法器與原信號(hào)相乘，濾波得到差頻信息后采樣進(jìn)行信號(hào)處理，進(jìn)而得到可靠可用的信息，最終計(jì)算出移動(dòng)物體的速率。
系統(tǒng)中應(yīng)用多普勒效應(yīng)測(cè)量移動(dòng)物體速率，發(fā)射器與接受器全部靜止，運(yùn)動(dòng)物體反射聲波。由多普勒效應(yīng)公式推導(dǎo)并簡(jiǎn)化得：
其中 為實(shí)驗(yàn)中的待測(cè)量即移動(dòng)物體速率， 為多普勒頻移。為聲速， 為聲波頻率。
為了快速開(kāi)發(fā)這套系統(tǒng)，應(yīng)用RIGOL DM3064數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行可行性驗(yàn)證。
預(yù)期項(xiàng)目待測(cè)信息：
1．環(huán)境溫度。因?yàn)槁曀俸蜏囟认⑾⑾嚓P(guān)，所以這里要測(cè)得準(zhǔn)確的溫度信息計(jì)算出聲速，即的大小。
2．經(jīng)乘法器后的差頻信息。即多普勒頻移值 的大小。
3．光電門(mén)觸發(fā)檢測(cè)。為了把多普勒測(cè)速值與經(jīng)典光電門(mén)測(cè)速值進(jìn)行比對(duì)，需要在物體通過(guò)光電門(mén)測(cè)速的同時(shí)啟動(dòng)萬(wàn)用表，捕獲此刻的測(cè)速信息。即用光電門(mén)作為測(cè)量的外部觸發(fā)源。
系統(tǒng)的搭建與測(cè)量
系統(tǒng)框架如圖：
圖1. 多普勒測(cè)速系統(tǒng)
圖2. 引入DM3064的多普勒測(cè)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用鉑金電阻溫度探頭作為溫度傳感器。應(yīng)用DM3064的任意傳感器功能，結(jié)合鉑金電阻溫度探頭的阻值溫度對(duì)照表配置溫度傳感器功能：
進(jìn)入任意傳感器菜單，命名后選擇類(lèi)型為兩線(xiàn)電阻（2WR），單位為 。之后添加參考值。
圖3. 任意傳感器設(shè)置
這種測(cè)量方式在獲得溫度信息后還需要計(jì)算得出聲速，故改進(jìn)為電阻->聲速映射的傳感器，只需要在DM3064上簡(jiǎn)單的更新參考值對(duì)應(yīng)即可，方便、快捷。
2．差頻信息測(cè)量
本系統(tǒng)測(cè)速的關(guān)鍵是得到準(zhǔn)確的差頻信息 ，而且為了繪制連續(xù)的速度曲線(xiàn)，需要對(duì)差頻信息連續(xù)快速采集。
RIGOL DM3064數(shù)字萬(wàn)用表巡檢軟件Ultralogger提供2個(gè)測(cè)量功能選擇，分別為多通道多測(cè)量任務(wù)巡檢(Scan)和高速單通道大批量數(shù)據(jù)采集 (Data Log)。針對(duì)當(dāng)前監(jiān)測(cè)需求，采用后者。
首先建立一個(gè)任務(wù)工程，在工程建立的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)對(duì)應(yīng)于該工程的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存放用戶(hù)定制的任務(wù)項(xiàng)目和測(cè)量數(shù)據(jù)。
圖4. DataLog 設(shè)置
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