高炉炉顶料位非接触测量研究

论文摘要

本文在非接触测量领域中常用的激光测距技术着手,分析激光测距技术中常用的几种测距方法,重点介绍了已获得广泛应用的脉冲激光测距技术,详细论述了近年来提出的自触发脉冲飞行时间激光测距技术,特别是其中的双自触发脉冲激光测距技术。依据其原理,采用现代电子设计方法,对电路基本的硬件和软件算法进行设计。首先,在激光发射方面,使用先进的激光二极管和高性能驱动芯片产生高质量的光脉冲作为测距信号;其次,在光信号接收方面,使用对特殊波长响应度极高的低噪声的雪崩二极管作为接收器件,利用高带宽信号放大芯片对信号进行放大,并结合高速比较器来提取有用信号;再次,采用大规模可编程逻辑器件(FPGA)来进行计数,实现高精度的脉冲飞行时间的测量;最后,选用高性能的单片机完成数据的处理及相关的试验装置设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 激光技术
• 1.3 激光测距仪的国内外发展状况
• 1.4 EDA 技术介绍
• 1.4.1 EDA 技术与传统电子设计方法的比较
• 1.4.2 EDA 技术的发展趋势
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 激光测距技术
• 2.1 脉冲激光测距法
• 2.1.1 脉冲激光测距原理
• 2.1.2 时刻鉴别方法
• 2.1.3 时间间隔的测量方法
• 2.2 相位激光测距法
• 2.3 激光测距的其他方式和方法
• 2.3.1 三角形激光测距法
• 2.3.2 激光干涉测距
• 2.3.3 调频连续波（FMCW）激光测距
• 2.4 几种测距方法的比较
• 第三章 自触发脉冲激光测距
• 3.1 自触发脉冲激光测距原理
• 3.2 双自触发脉冲激光测距技术
• 3.3 单自触发脉冲测距技术
• 3.3.1 反向单自触发脉冲测距技术
• 3.3.2 同向单自触发脉冲测距技术
• 第四章 基于自触发脉冲测距的炉顶料位测量电路的设计
• 4.1 测量电路设计框图
• 4.2 发射单元
• 4.2.1 激光器
• 4.2.2 驱动芯片
• 4.3 接收单元
• 4.3.1 光电探测器件
• 4.3.2 前置放大器
• 4.3.3 高速比较器
• 4.4 数据处理单元
• 4.4.1 周期测量模块
• 4.4.2 数据处理模块
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果