[發(fā)明專利]針對具有低速且高加速度特征的質(zhì)點速度測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210216938.8
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102721824A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 宋宏偉;黃晨光;王健;魏延鵬;吳先前
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

1.一種針對具有低速且高加速度特征的質(zhì)點速度測量方法，包括：

步驟1，光纖激光多普勒干涉測速系統(tǒng)對速度為10⁰~10¹m/s量級，并且加速度在10⁹m/s²以上量級的運動靶面質(zhì)點速度進行測量，輸出差拍干涉信號至速度計算系統(tǒng)；

步驟2，所述速度計算系統(tǒng)采用短時傅里葉變換或連續(xù)小波變換對所述差拍干涉信號進行時頻變換數(shù)據(jù)處理，以實現(xiàn)具有上述特征的運動靶面質(zhì)點速度的高時間分辨率和速度分辨率測試。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述光纖激光多普勒干涉測速系統(tǒng)包括：激光器、光纖環(huán)形器、聚焦透鏡、探測器和示波器，所述步驟1包括：

激光器發(fā)射通訊激光至光纖環(huán)形器的第一端口；

所述光纖環(huán)形器將接收到的通訊激光從其第二端口發(fā)送至聚焦透鏡；

所述聚焦透鏡將接收到的通訊激光的一部分作為參考光從其端面反射回所述光纖環(huán)形器的第二端口，另一部分輸出至運動靶面；并將從運動靶面反射回的信號光發(fā)送至光纖環(huán)形器的第二端口；

所述光纖環(huán)形器將接收到的參考光和信號光從其第三端口發(fā)送至探測器；

所述探測器探測到所述參考光和信號光產(chǎn)生的差拍干涉信號，并發(fā)送至示波器；

所述示波器記錄所述差拍干涉信號，并將所記錄的差拍干涉信號發(fā)送至速度計算系統(tǒng)。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述步驟2中，所述速度計算系統(tǒng)針對運動靶面的質(zhì)點速度特征以及差拍干涉信號的特征選擇短時傅里葉變換或連續(xù)小波變換進行時頻變換數(shù)據(jù)處理；其中，對于質(zhì)點速度波動劇烈，信噪比大于5dB的差拍干涉信號，選擇連續(xù)小波變換進行數(shù)據(jù)處理；對于質(zhì)點速度波動較為平穩(wěn)，信噪比小于5dB的干涉信號，選擇短時傅里葉變換進行數(shù)據(jù)處理。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，

所述質(zhì)點速度波動劇烈是指：質(zhì)點速度波動的每個周期中，v_min≤0.2v_max；

所述質(zhì)點速度波動較為平穩(wěn)是指：質(zhì)點速度波動的每個周期中，v_min≥0.8v_max；

其中，v_min為波谷對應的質(zhì)點速度，v_max為波峰對應的質(zhì)點速度。

5.如權利要求1~4中任意一項所述的方法，其特征在于，

采用連續(xù)小波變換對所述差拍干涉信號進行時頻變換數(shù)據(jù)處理包括：

對所述差拍干涉信號進行濾波處理；

分別對預處理后的差拍干涉信號和原始的差拍干涉信號進行小波變換,得到它們各自的小波系數(shù),再把對應的小波系數(shù)相乘；

用局部模極大值法進行小波脊線的提取，得到質(zhì)點速度曲線。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，

在對所述差拍干涉信號進行濾波處理的步驟之前，所述方法還包括：

對所述差拍干涉信號進行短時傅里葉變換處理，并根據(jù)得到的結(jié)果估算質(zhì)點速度的上限和下限，并計算小波基的中心頻率及帶寬,然后根據(jù)短時傅里葉變換的時頻圖,選擇最優(yōu)的小波基；

在對所述差拍干涉信號進行濾波處理的步驟中，根據(jù)估算的質(zhì)點信號速度的上限和下限，設定濾波速度的上限和下限；

在分別對預處理后的差拍干涉信號和原始的差拍干涉信號進行小波變換的步驟中，采用所述最優(yōu)的小波基進行小波變換。

7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，

在用局部模極大值法進行小波脊線的提取，得到質(zhì)點速度曲線的步驟中，找到時頻譜的模極大值,作為可靠的小波脊線的時間起點和差頻頻率起點,再根據(jù)加速度的變化范圍,設置差頻頻率的搜尋范圍,求出局部極大值,找到時間范圍內(nèi)各時刻的差頻頻率,從而實現(xiàn)小波脊線的提取。