Éléments d'élaboration d'un vélocimètre optique sans contact et sans repères pour la mesure des vitesses linéaires faibles (de l'ordre de 10 cm /s)
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This study of feasibility depicts an optical velocimeter dedicated to low and linear speed measurement (≈10 cm /s) without touching or setting marks on the object in motion. This sensor involves two parallel light beams which successively scan the same randorn defects of a moving surface. Hence the two back-scattered signals: collected by photodiodes are ideally the same but for a delay inversely proportional to the speed to be measured. The velocimeter performances are highly dependent on the back scattered signals spectrum, the signal-to-noise ratio, and the algorithm used for delay estimation. Therefore investigations have been conducted towards: the theoretical and experimental analysis of the signals spectrum as well as the speed-to-delay transformation the sensor completes, the electronic set-up which involves a double synchronous modulation and detection with two separate frequencies for optimum background noise and cross-talk rejection, the realization of a high-speed algorithm for delay estimation. This algorithm represents the main originality and also the leading part of this study. It consists in a generalized delay-locked loop using LMS adaptive filtering.
Abstract FR:
Cette étude de faisabilité concerne un vélocimètre optique destiné à la mesure des vitesses linéaires faibles (≈10 cm/s) sans contact avec le mobile et sans repères fixés sur ce dernier. Le principe du capteur repose sur deux faisceaux lumineux parallèles qui balayent successivement les mêmes aspérités microscopiques de la surface du mobile. Les deux signaux rétrodiffusés, recueillis par des photodiodes, sont alors idéalement liés par un retard inversement proportionnel à la vitesse à mesurer. Le spectre des signaux rétrodiffusés, leur rapport signal/bruit et l'algorithme d'estimation du retard sont les principaux éléments déterminant les performances du vélocimètre. Les travaux ont alors été essentiellement orientés vers : l'analyse spectrale, théorique et expérimentale, des signaux ainsi que la modélisation de la transformation vitesse-retard inhérente au capteur, la conception d'une électronique de traitement mettant en œuvre une détection synchrone double pilotée à l'aide de deux fréquences distinctes pour optimiser le rapport signal/bruit et la diaphonie des signaux, la réalisation d'un algorithme rapide d'estimation du retard. Cet algorithme, qui constitue la principale originalité de l'étude, est une boucle à verrouillage de retard généralisée effectuant un filtrage adaptatif des signaux informationnels rétrodiffusés.