通過將高性能數字信號控制器集成于小封裝中，設計師們簡化了多普勒傳感系統，增強其性能并縮短研發周期。 多普勒效應傳感系統有眾多優點。其中一個就是利用計算密集型算法對多個傳感器做出響應。這種方法通過在傳感系統中結合數字信號控制器（Digital Signal Controller，DSC）來實現附加功能。采用傳感導向片上外圍設備如模數轉換器（ADC）、比較器以及參考電壓，DSC減少了組件數量和系統成本。這使設計師能夠創造出更多經濟型和可靠型的非侵入式系統。與那些采用其它方法的系統相比，該系統具有更高的精確性。 采用DSC 多普勒效應測量傳送波頻率的變化，感覺就像觀測者相對波源進行運動。為了達到更好的效果，測量系統必須精確地控制聲波的頻率和振幅。一個DSC可以通過產生不同時期和/或負載循環的脈沖寬度調制（PWM）波形來完成這個任務。此外，測量系統要能夠將生成的信號聚焦到一個特定的方向上（眾所周知的轉向角）。但是，在實際應用中，你可能無法控制傳感器的物理旋轉。為了達到預期的方向，必須利用一個相控陣（亦可稱為波束形成）。 一個相控陣（圖1）由一組傳感器組成，在這組傳感器中，傳送至各傳感器信號其相對相位可以改變，從而增強陣列在預定方向上的有效輻射圖。通過每隔一段固定或適當的延遲時間乘以每個單獨的天線信號，以實現這一目標。這項操作是計算密集型的，需要高效執行乘法，以及在一些先進的運算法則中進行逆矩陣等操作。根據不同應用，你可以利用DSC來規定固定或適當的延遲時間。如此一來，就可以將源自不同傳感器的輸入信號結合起來，并在無需移動傳感器的情況下到達興趣點。 一個快速精確的ADC——最好是集成型的，以實現系統成本和外形尺寸的最小化——必須將多普勒測量系統（圖2）接收的信號轉化為能進一步處理的數字信號。ADC的分辨率在保證高保真測量方面是至關重要的。你可以利用快速傅立葉變換來分析信號的頻譜，從而估算目標的位置和速度。DSC多普勒效應傳感器支持幾種類型的IIR和FIR數字濾波器的高效運行，這些濾波器可用于消除噪音或執行一個相控陣和類似的拓撲。 由于固有的非線性特征，絕大多數傳感器系統必須在永久性存儲器中存儲大量的校準數據和濾波器系數。你可以通過利用一個能夠在運行時間內隨時調整的DSC片上閃存實現這一設計目標。這種方法有力地強調了對存儲空間制約和內存讀取速度的關注。 在許多閉環系統中，多普勒傳感器是反饋環的一部分，因此可以從DSC控制法則的高效執行中獲得利益。事實上，DSC使它可以相對直接地執行控制環運算法則，如PID控制器。根據不同的多普勒效應傳感應用，你可以采用片上ADC和多個PWM在應用中運行多個控制環路，以獲取快速和精確的傳感性能。 測量系統 工業應用你可以利用多普勒效應來進行高精度、高頻率的非侵入式流量計量。激光多普勒速度計（LDV）和聲音多普勒速度計（ADV）都可以測量流體流動速度。它們首先發射一束光束或聲束，然后測量流體微粒所反饋的波長中的多普勒位移。該設備計算實際流程作為流速和壓力的函數。 這些先進的流量計將數字多普勒雷達速度-傳感技術與超聲波脈沖回聲-水平傳感相結合，遠程測量明渠流程。該設備發射一束數字多普勒雷達波束，后者在與初始信號不同的頻率處與流體和反射信號相結合。流量計將反射回的信號和傳輸的頻率相比較從而測得流體流動的速度和方向，根據這種計算并通過倍乘該區域附近的平均流體速度，該設備可探測流體水平并計算流程。 汽車應用汽車碰撞探測系統可以提供可視聽的警告，并以高達幾英寸的精度指示目標距離。在自適應巡航控制過程中，當汽車處于倒車檔或者當其它車輛靠的過近時，系統會向司機發出警告。汽車制造商還可以利用相同的設計原理完成泊車輔助系統-發送聲波信號并通過被發送信號的重組探測出障礙物。 該系統利用個由三個或更多傳感器組成的陣列完全覆蓋車輛附近的區域。當車輛掛倒檔時，碰撞探測系統的傳感器發送超聲波信號。傳感器探測車輛后面的物體并將信息傳送給DSC，后者通過同步處理來自所有傳感器的信號來估計車輛與障礙物之間沿汽車路線的距離和接近速度。DSC持續不斷地分析傳感數據，并將結果傳送到車輛的儀表盤上，在那里提供圖像或聲音報警。 醫學應用設計者們還將多普勒測量技術應用到醫學成像領域進行速度測量。但必須謹記，在絕大多數應用中，必須測量待測信號的相移而不是頻移（多普勒移動）。脈管問題，如肺管狹窄，可以根據多普勒效應通過測量血液在動脈和靜脈中的流速進行診斷。 利用多普勒效應，一幅心回波圖就可以精確評估流經心肌組織處任何預設點的血流速度和方向。在這個測量中，超聲波束必須與血流盡可能平行。流速測量結果有助于對心臟瓣膜區域及其功能進行評估。 本文結論 高性能DSC，例如來自Microchip Technology公司的dsPIC33FJ12GP系列產品，簡化了多普勒傳感設備的研發（圖3）。這些設備簡化集成的結構使信號處理技術能夠以一種經濟靈活的方式被執行，因此降低了系統成本。此外，空間受限的傳感應用也可利用小封裝中的DSC而獲益，封裝大小從6mm×6mm QFN到12mm×12mm TQFP，引腳數從l8個至100個。