[發明專利]基于相位斜率確定單色頻率干涉級次的低相干干涉解調方法

有效

• 申請號: 201210334925.0
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102889900A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 江俊峰;劉鐵根;王少華;劉琨;王雙;尹金德;孟祥娥;吳凡;秦尊琪;李定杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G02F2/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于相位斜率確定單色頻率干涉級次的低相干干涉解調方法，其特征在于，利用低精度的相位斜率和一個標定函數來估測一個特定單色頻率的絕對相位，然后通過估測的絕對相位和Fourier變換得到的該單色頻率的相對相位之間的相位差來確定其干涉級次，恢復出該單色頻率的絕對相位用于低相干干涉解調，該方法包括以下步驟：

步驟（1）、進行標定實驗，確定標定函數，實驗中控制大氣壓強以一定的壓強間隔單調遞增，壓強范圍覆蓋全部測量范圍，壓強間隔的選取需滿足：壓強間隔變化引起的相位變化量不超過π/2，具體包括以下三個步驟：

隨著大氣壓強的單調遞增變化，分別獲得相位斜率數組σ_i和對應的特定單色頻率Ω_k的相對相位數組φ_i(Ω_k)，其中，相對相位數組φ(Ω_k)通過Fourier變換得到，i為壓強變化序列號(i=1,2，...N)，起始壓強對應數組序列號1，終止壓強對應數組序列號N；

對相對相位數組φ_i(Ω_k)按照下面的遞歸表達式進行相位展開以獲得絕對相位數組

上式中，floor[]函數返回小于或等于括號中參量的最大整數；

以相位斜率數組為自變量，以展開后的絕對相位數組為因變量，通過三次多項式擬合得到標定函數表達式E(σ)，標定函數滿足下面的擬合表達式：

上式中，為三次多項式擬合后得到的估測絕對相位數組。

步驟2、解調時，將相位斜率值σ代入標定實驗中獲得的標定函數E(σ)得到單色頻率Ω_k的絕對相位的估測值，將絕對相位數組的估測值和Fourier變換得到的相對相位數組之間的相位差除以2π然后取其最接近的整數，得到單色頻率Ω_k的干涉級次，即通過下面的表達式確定干涉級次：

m=int[E(σ)-φ(Ωk)2π]]]>

上式中，m為干涉級次，int[]函數返回括號中參量的最接近的整數值，一旦確定了干涉級次，通過下面的表達式恢復出其絕對相位用于低相干干涉解調結果：

2.如權利要求1所述的基于相位斜率確定單色頻率干涉級次的低相干干涉解調方法，其特征在于，所述步驟1和所述步驟2中的相位斜率，其獲取包括以下步驟：

首先，對采集的一幀離散干涉信號x(n)進行快速Fourier變換

X(k)X(k)=Σn=0M-1x(n)exp[-j2πMk]=A(Ωk)eiφ(Ωk)]]>

其中，M為一幀干涉信號的長度即CCD有效象元個數，k為FFT序列號，不同的序列號對應不同的單色頻率Ω_k，φ(Ω_k)為單色頻率Ω_k的相對相位，A(Ω_k)為單色頻率Ω_k的幅度；然后，選取幅值較高的部分頻率(Ω_p,Ω_p+q)，按照下面的遞歸表達式進行相位展開：

φ,(Ωp)=φ(Ωp)φ,(Ωp+i)=φ(Ωp+i)-2π{floor[φ(Ωp+i)-φ,(Ωp+i-1)2π]+1}(i=1,...,q)]]>

上式中，φ'(Ω_k)為展開后相位，p為起始頻率對應的FFT序列號，q為選取的頻率范圍的長度；最后，對頻率-展開后相位進行最小二乘線性擬合得到擬合直線，直線的斜率即為相位斜率σ。