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基于DSP的微剪应力传感器阵列实时信号处理系统

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西北工业大学学位论文知识产权声明书和原创性声明

第一章绪论

1.1边界层分离控制

1.1.1边界层分离控制的研究与发展

1.1.2先进主动流动控制的研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究内容

第二章系统总体方案

2.1系统设计要求

2.2系统方案选择

2.3系统结构及工作原理

2.4微传感器实现边界层分离检测的原理

2.4.1边界层分离理论

2.4.2边界层分离检测原理

2.5微致动器实现边界层分离控制的原理

2.6本章小结

第三章系统硬件电路设计

3.1微传感器检测电路模块

3.1.1恒流偏置电路

3.1.2滤波衰减电路

3.2模拟量采集通道模块

3.2.1模拟多路选择电路

3.2.2模数转换电路

3.3 DSP最小系统模块

3.3.1器件选型

3.3.2电源和复位

3.3.3时钟电路

3.3.4存储器扩展

3.3.5 JTAG接口电路

3.4 DSP外围接口电路模块

3.4.1 LCD显示接口电路

3.4.2开关量输出接口电路

3.4.3 CPLD接口电路

3.5微致动器控制电路模块

3.6硬件设计应注意的主要问题

3.6.1关键引脚及多余引脚的处理

3.6.2电源线及地线的处理

3.6.3 PCB器件的布局与布线

3.7本章小结

第四章CPLD内部逻辑设计

4.1 Altera CPLD的基本结构

4.2 Altera CPLD的设计流程

4.3 CPLD的逻辑设计及仿真

4.3.1 CPLD与采集电路接口的逻辑设计

4.3.2 CPLD与DSP接口的逻辑设计

4.3.3 CPLD与FLASH接口的逻辑设计

4.3.4 CPLD与LCD模块接口设计

4.4器件编程/配置

4.5本章小结

第五章系统软件设计与实现

5.1系统中存在的噪声

5.2小波滤波算法的设计

5.2.1小波滤波的理论基础

5.2.2小波滤波的原理及方法

5.2.3小波滤波算法的设计

5.2.4小波滤波算法的Matlab仿真

5.3分离点判定算法设计

5.3.1分离点判定算法的设计

5.3.4风洞试验及算法验证

5.4 DSP程序设计

5.4.1 DSP软件C语言程序开发流程

5.4.2 DSP命令文件的编写

5.4.3 C语言的中断处理

5.4.4数据处理的DSP实现

5.4.5自举引导程序设计

5.5系统调试

5.6本章小结

第六章总结与展望

6.1论文内容总结

6.2前景与展望

参考文献

硕士期间发表的论文及参加科研情况

致谢

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摘要

主动流动控制技术在飞行器的减阻、增升、改善气动性能、提高机动能力等方面具有重要应用。基于微机电系统的主动流动控制的基础之一是边界层分离点位置的实时检测。本文以基于DSP的微剪应力传感器阵列实时信号处理系统为研究目标,通过DSP系统对微剪应力传感器阵列信号进行采集和处理,并判断出边界层分离点位置,依此控制相应位置致动器发生致动,实现边界层分离控制。 主要研究内容如下: 1根据分离点主动流动控制的特殊要求,确立了包含DSP实时信号处理系统在内的总体方案,分析了热敏式微型剪应力传感器阵列实现边界层分离检测的原理和微型气泡致动器阵列实现分离控制的机理。 2结合本系统的实时性要求,提出了完整的技术方案,并对系统硬件进行了详细的设计。在系统硬件设计中采用了模块化设计思想,给出了传感器驱动电路、滤波衰减电路、模拟量采集电路、DSP最小系统、LCD显示系统、CPLD逻辑控制、致动器控制电路等模块的具体电路的设计实现方法,并总结了硬件设计中应该注意的一些主要问题。 3 针对系统中存在的噪声,本文采用了基于小波变换的minimax阈值去噪方法对信号进行了滤波处理。然后,根据流体边界层理论和分离点附近剪应力的变化规律,提出了采用均值变化量判断分离点位置的算法,并将其写入DSP中,最终完成了软硬件调试。 本文结合集成有微型剪应力传感器阵列的NACA0012翼型进行了风洞实验,结果证明分离点判定算法能够准确判断分离点的位置。DSP测控系统也能满足实时测量的要求。

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