高速数据采集与任意传感器功能结合多普勒效应的应用

2012-10-24 10:18:12来源: 21ic
高速数据采集、任意传感器,这些新增且非常实用的功能对万用表而言可谓具有划时代意义,让项目测试开发工作更加得心应手。为了体会首款国产高性能六位半数字万用表的魅力,笔者把DM3064应用到了多普勒测速实验系统的开发中。

实验系统设计如下:

运动物体反射的超声波信号经模拟乘法器与原信号相乘,滤波得到差频信息后采样进行信号处理,进而得到可靠可用的信息,最终计算出移动物体的速率。

系统中应用多普勒效应测量移动物体速率,发射器与接受器全部静止,运动物体反射声波。由多普勒效应公式推导并简化得:

其中 为实验中的待测量即移动物体速率, 为多普勒频移。为声速, 为声波频率。

为了快速开发这套系统,应用RIGOL DM3064数字万用表进行可行性验证。

预期项目待测信息:

1.环境温度。因为声速和温度息息相关,所以这里要测得准确的温度信息计算出声速,即的大小。

2.经乘法器后的差频信息。即多普勒频移值 的大小。

3.光电门触发检测。为了把多普勒测速值与经典光电门测速值进行比对,需要在物体通过光电门测速的同时启动万用表,捕获此刻的测速信息。即用光电门作为测量的外部触发源。

系统的搭建与测量

系统框架如图:

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图1. 多普勒测速系统

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图2. 引入DM3064的多普勒测速实验系统

1.声速测量

在实验室条件下,采用铂金电阻温度探头作为温度传感器。应用DM3064的任意传感器功能,结合铂金电阻温度探头的阻值温度对照表配置温度传感器功能:

进入任意传感器菜单,命名后选择类型为两线电阻(2WR),单位为 。之后添加参考值。

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图3. 任意传感器设置

添加完毕后进行清零操作。开始测量。

这种测量方式在获得温度信息后还需要计算得出声速,故改进为电阻->声速映射的传感器,只需要在DM3064上简单的更新参考值对应即可,方便、快捷。

2.差频信息测量

本系统测速的关键是得到准确的差频信息 ,而且为了绘制连续的速度曲线,需要对差频信息连续快速采集。

RIGOL DM3064数字万用表巡检软件Ultralogger提供2个测量功能选择,分别为多通道多测量任务巡检(Scan)和高速单通道大批量数据采集 (Data Log)。针对当前监测需求,采用后者。

首先建立一个任务工程,在工程建立的同时,系统会自动建立一个对应于该工程的数据库,用于存放用户定制的任务项目和测量数据。

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图4. DataLog 设置

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关键字:数据采集  传感器  多普勒效应

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1024/article_6159.html
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