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基于希尔伯特变化的微小振动激光多普勒信号处理武颖丽庹裆中国光学靼驳缱涌萍即笱Ю硌г海挛魑靼籰用差值采样序列积分计算得到振动频率,最后根据振动信号频率变化与振幅的关系得到振幅。—籹第淼期年文章编号—摘要:为了实现对固体目标微小振动参数的测量,建立了微小振动的激光多普勒信号模型。采用希尔伯特数字运算,将激光多普勒振动信号的即时信号采样转化为信号的谱采样。通过频谱计算得到每个振动周期中瞬时频率的平均数,应验测试结果进行处理验证,并分析了误差来源。实验结果表明:实验测量目标的振动振幅约为籱,转动的圆频率约为。因此,应用希尔伯特变换方法处理测量的目标微小振动信号,获取目标运动的参数是可行的。关键词:希尔伯特变换;激光多普勒测振;微小振动;信号处理中图分类号:籘文献标识码:.收稿日期:恍薅┤掌冢—基金项目:国家自然科学基金资助项目;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目—琗,木.:甧.:,—瓼,甌瑃琣玬..篐疌
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す舛嗥绽詹庹裥藕拍P引仃·中国光学言弦振动隋况下的多普勒信号进行解调,给出了振近些年,处理激光多普勒测振信号的数字方法已经有实际性的应用。李艳辉等人采用双光束尼振动⋯;周健等人针对减小载体振动对传统差动激光多普勒测速仪的测速精度,提出了配置的差动激光多普勒速度计蒍。在应用激光多普勒测速系统时,张建伟将浠应用于瞬时速度信号的分析中,提取了各阶内禀模态函数并通过经验模态分解运俣刃藕沤辛寺瞬ń翟刖蒍。由于激光多普勒测量振动信号的振幅大小不同,因此相应的信号特征及处理方法也不同闭穸幅笥谔跷频募涓鬉时,常采用激光多普勒测振信号的振幅为零值的方法;如果振动的振幅远小于以,常应用基波检测方法;如果振动的振幅洞笥谝裕虿捎弥苯犹讲庑藕旁诿扛稣穸电微型计算机处理光电探测器,通过高速逻辑数字转换来实现。信号处理常用的频率解调方法包括频率电压转换电路直接鉴频法、波形变化法、调频负反馈解调法和正交鉴频法等,不过微小振动的情况下,调频波的频移较小,采用这些方法进行如果激光多普勒信号是窄带信号,数字希尔伯特变换技术就可以用于处理振动信号,并提取振动参数,这种变换在无线电工程合成信号处理领域有很广泛的应用。年,先应用数字希尔伯特变化处理激光多普勒振动信号,分析了振动信号特征。刊;年,谭善文等人进行时间一空间滤波,并论证了其可行性¨瞬ǎ隽擞τ孟6匾换票浠园氲体激光云高仪后向散射信号去噪的方法∽1文在此基础上讨论了应用希尔伯特变换对微小正动幅度是条纹间隔的~倍情况下的数字处∞。妒卢式中:为常数,∞。为未知频率,L跷萍涓簦U穸穹瑃NU穸德剩剩3跏枷辔弧设参数,疉,。/,蛘穸号曲线如图根据式藕诺南辔晃#信号的瞬时频率∞胂辔坏墓叵滴#干涉测量系统应用激光多普勒方法测量了微小阻期输出零值数目的方法。然而这些方法主要应用解调的效果较差。应用希尔伯特一黄变换对采样的多普勒振动信号年,何俊峰等人基于希尔伯特一黄变化和—理方法,并最终获取了振动参数。激光多普勒测振实验信号形式如下:咖。/,∞/。疉蓿珻蓿瑃第图穸嗥绽招藕图彩毕辔磺
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㈣翪等。裕饬糠椒式中:为频率,凳给出了调氓釜痻,以多痙痙氓,武颖丽,等:基于希尔伯特变化的微小振动激光多普勒信号处理式中,△∞为式行藕牌德实谋浠俊根据前述理论,当信号的瞬时值为‰时,通过瞬时信号值不能直接得到,