激光技术在煤矿绞车提升安全监测中的应用

第1章引言

1．1研究的目的和意义

1．2提升机安全监测的现状

1．2．1现有方式

1．2．2存在的问题

1．3激光安全监测定位系统

1．3．1激光安全监测定位系统的现状和发展

1．3．2分类及优缺点

1．4基于激光技术的提升机安全监测

1．4．1激光安全监测定位的理论依据

1．4．2采用FPGA实现的相位检测

1．5总体思路与技术方案

1．5．1研究内容

1．5．2研究方法

1．5．3技术方案

1．6解决的问题

第2章相位式激光安全监测系统总体设计

2．1激光相位法安全监测定位的原理和方法

2．1．1相位法测距原理

2．1．2相位法激光跟踪定位常用方法

2．1．3基于FFT算法的数字相位计

2．2典型的相位测距系统简介

2．2．1相位测距系统的方案简述

2．2．2现有测距系统存在的问题

2．3相位式安全监测定位系统的总体设计方案

2．3．1提升机安全监测系统现状

2．3．2跟踪定位系统参数确定

2．3．3测距系统的总体框图

2．3．4测距系统结构简介

第3章相位式激光测距安全监测系统的主要结构单元

3．1光学系统

3．1．1发射光学系统

3．1．2接收光学系统

3．2精密信号源

3．2．1DDS概述

3．2．2精密信号源的实现

3．3半导体激光器调制驱动电路

3．4自动增益控制电路

3．4．1自动增益控制电路的构成

3．4．2自动增益控制电路工作原理

3．5差频放大电路

3．5．1MC1496差频原理

3．5．2MC1496差频的电路实现

3．6A／D采样单元

3．7主处理器电路硬件设计

3．7．1键盘接口电路

3．7．2复位及监控电路

3．7．3时钟接口电路

3．7．4液晶显示接口

3．7．5串口电路

第4章激光测距中相位检测的FFT算法硬件设计

4．1用FFT实现相位法的检测

4．1．1FFT实现相位法检测原理

4．2FPGA芯片开发简介

4．2．1FPGA简介

4．2．2基于FPGA的开发过程

4．2．3VHDL语言

4．3FFT处理机的常用硬件结构

4．3．1顺序处理机

4．3．2级联处理机(流水线处理机)

4．3．3并行迭代处理机

4．3．4阵列处理机

4．4FFT硬件处理系统的优化

4．4．1提高FFT处理机速度的措施

4．4．2提高FFT处理器运算精度的方案选择

4．5FFT硬件处理系统的构建

4．5．1蝶形运算单元的设计

4．5．2双端口RAM的定制

4．5．3旋转因子RAM的定制

4．5．4控制单元的设计

4．5．5地址发生器的设计

第5章实验结论及分析

5．1FFT处理器实验结果与分析

5．1．1实验结果

5．1．2结果分析

5．2安全监测系统实验设计结果验证

5．2．1合作反射物实验结果

5．2．2开关信号控制器实验结果

5．2．3系统实验数据验证

5．2．4提升系统现场调试数据

第6章系统调试与优化

6．1电路的调试与优化

6．1．1信号完整性分析

6．1．2硬件调试

6．1．3软件调试

6．2工业性试验报告

6．2．1主要技术参数和性能

6．2．2试验目的和要求

6．2．3试验内容

6．2．4试验方法

6．2．5工业性试验报告

6．2．6对系统技术先进性、实用性及安全性等的考查

6．2．7试验结论

第7章结论及需解决的问题

7．1结论

7．1．1创新性成果

7．1．2研究的意义

7．2需解决的问题

7．2．1算法功能上

7．2．2系统实现功能上

附录

参考文献

　　本书是关于介绍“激光技术在煤矿绞车提升安全监测中应用”知识的书籍，具体包括了：相位式激光安全监测系统总体设计、相位式激光测距安全监测系统的主要结构单元、激光测距中相位检测的FFT算法硬件设计、系统调试与优化等方面的内容。　　矿井提升机在煤矿中作为地面与井下物质与人员流通的运输工具，在操作安全性和提升控制精确性方面都有很高的要求。本书把激光技术应用于煤矿提升机上，建立了提升机位置跟踪系统的数值算法模型、激光测距相位法检测的算法模型及硬件结构，通过算法误差分析，建立了高精度的位置跟踪系统。该系统无需辅助校正开关，能准确显示提升机的实际位置，方便物质与人员的上下，防止冲罐、坠罐等恶性事故的发生。作者简介：　　周孟然(1965-)，教授，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士毕业，硕士生导师。现任安徽理工大学电气工程系电子信息工程教研室副主任，主要从事智能控制、集成电路设计、光电信息处理、激光技术应用和计算机控制等方面的研究。主持及参加过多项省级自然科学基金项目，发表学术论文40篇，其中被Ei检索收录3篇，10篇国家重点级。2006年获淮南市“舜耕英才”培养对象资助。现任中国煤炭工业技术委员会信息与自动化专业委员会委员，省仪器仪表学会理事。