發(fā)布時間：2020-10-30 01:54

　　 風速檢測應用于氣象觀測、軍事活動以及航空航天,同時與我們生產(chǎn)生活的各領(lǐng)域緊密相關(guān)。隨著科學技術(shù)日益發(fā)展,對風速檢測精度的要求逐漸提高。本文結(jié)合邁克爾遜干涉測量技術(shù)的高精度性,提出了一種基于邁克爾遜干涉的風速測量系統(tǒng),并設計了測風傳感結(jié)構(gòu)。首先,搭建了邁克爾遜干涉光路,利用測風傳感結(jié)構(gòu)感應風速變化而產(chǎn)生形變,從而引起干涉條紋的位移。其次,通過嵌入式處理系統(tǒng)對所產(chǎn)生的干涉條紋圖像進行實時采集、處理、存儲以及顯示,從而完成對干涉條紋位移量的跟蹤計算。最終,建立干涉條紋位移量與風速的數(shù)學模型,來反演風速。本文介紹了系統(tǒng)的硬件電路設計,并對系統(tǒng)各模塊進行軟件編程,包括圖像采集、圖像存儲以及圖像顯示等模塊,同時給出了各模塊的程序流程圖。本文還對干涉條紋圖像處理的算法進行了研究,其中包括圖像預處理、二值化以及干涉條紋精確定位等算法,提出了干涉條紋位移量自動檢測算法,并用Matlab進行仿真驗證。最終,利用Keil開發(fā)環(huán)境,在STM32中實現(xiàn)了檢測。搭建本系統(tǒng)的測風結(jié)構(gòu),進行了測風功能測試。實驗表明,本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對風速的高精度測量,且測量結(jié)果的一致性較好。
【學位單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P414.7;TP391.41
【部分圖文】：

代工業(yè)中的應用十分廣泛。??邁克爾遜干涉儀是由物理學家邁克爾遜發(fā)明的一種精密干涉儀，其最初是被用來研??究“以太”漂移的［６］。邁克爾遜干涉儀實物圖如圖１－１所示。由于邁克爾遜干涉儀采用??的是雙光束干涉原理，根據(jù)干涉條紋的形狀、方向、疏密程度和條紋移動量等信息，可??反演與光程差相關(guān)的各種被測量信息，因此應用很廣。常見的應用有：長度的精密測量、??折射率的測定以及波長的測量等等［７］。??｜?ｒ??Ｉ．??ｙ．?ｉ?ｉ?＾?Ｉ??？?＿??圖１－１邁克爾遜干涉儀??目前利用邁克爾遜干涉儀的原理己經(jīng)研制出多種專用干涉儀，例如泰曼－格林干涉??儀、傅里葉變換光譜儀等［８］；日本國家計量所提出一種新型的邁克爾遜干涉儀，該干涉??儀由復雜的數(shù)據(jù)分析電子系統(tǒng)、偏振邁克爾遜干涉儀和穩(wěn)頻塞曼激光光源構(gòu)成，該儀器??已涉及一些基本常數(shù)的測量［９］。??低損耗光纖和半導體激光器的出現(xiàn)帶動了光纖測量技術(shù)的飛速發(fā)展，而光纖干涉儀??則是重要的體現(xiàn)之一。另外，光纖作為傳輸和傳感的媒質(zhì)，對各種環(huán)境參數(shù)具有很高的??靈敏度

代工業(yè)中的應用十分廣泛。??邁克爾遜干涉儀是由物理學家邁克爾遜發(fā)明的一種精密干涉儀，其最初是被用來研??究“以太”漂移的［６］。邁克爾遜干涉儀實物圖如圖１－１所示。由于邁克爾遜干涉儀采用??的是雙光束干涉原理，根據(jù)干涉條紋的形狀、方向、疏密程度和條紋移動量等信息，可??反演與光程差相關(guān)的各種被測量信息，因此應用很廣。常見的應用有：長度的精密測量、??折射率的測定以及波長的測量等等［７］。??｜?ｒ??Ｉ．??ｙ．?ｉ?ｉ?＾?Ｉ??？?＿??圖１－１邁克爾遜干涉儀??目前利用邁克爾遜干涉儀的原理己經(jīng)研制出多種專用干涉儀，例如泰曼－格林干涉??儀、傅里葉變換光譜儀等［８］；日本國家計量所提出一種新型的邁克爾遜干涉儀，該干涉??儀由復雜的數(shù)據(jù)分析電子系統(tǒng)、偏振邁克爾遜干涉儀和穩(wěn)頻塞曼激光光源構(gòu)成，該儀器??已涉及一些基本常數(shù)的測量［９］。??低損耗光纖和半導體激光器的出現(xiàn)帶動了光纖測量技術(shù)的飛速發(fā)展，而光纖干涉儀??則是重要的體現(xiàn)之一。另外，光纖作為傳輸和傳感的媒質(zhì)，對各種環(huán)境參數(shù)具有很高的??靈敏度

代工業(yè)中的應用十分廣泛。??邁克爾遜干涉儀是由物理學家邁克爾遜發(fā)明的一種精密干涉儀，其最初是被用來研??究“以太”漂移的［６］。邁克爾遜干涉儀實物圖如圖１－１所示。由于邁克爾遜干涉儀采用??的是雙光束干涉原理，根據(jù)干涉條紋的形狀、方向、疏密程度和條紋移動量等信息，可??反演與光程差相關(guān)的各種被測量信息，因此應用很廣。常見的應用有：長度的精密測量、??折射率的測定以及波長的測量等等［７］。??｜?ｒ??Ｉ．??ｙ．?ｉ?ｉ?＾?Ｉ??？?＿??圖１－１邁克爾遜干涉儀??目前利用邁克爾遜干涉儀的原理己經(jīng)研制出多種專用干涉儀，例如泰曼－格林干涉??儀、傅里葉變換光譜儀等［８］；日本國家計量所提出一種新型的邁克爾遜干涉儀，該干涉??儀由復雜的數(shù)據(jù)分析電子系統(tǒng)、偏振邁克爾遜干涉儀和穩(wěn)頻塞曼激光光源構(gòu)成，該儀器??已涉及一些基本常數(shù)的測量［９］。??低損耗光纖和半導體激光器的出現(xiàn)帶動了光纖測量技術(shù)的飛速發(fā)展，而光纖干涉儀??則是重要的體現(xiàn)之一。另外，光纖作為傳輸和傳感的媒質(zhì)，對各種環(huán)境參數(shù)具有很高的??靈敏度
【參考文獻】

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本文編號：2861793