[發明專利]一種頻域干涉譜解調方法

有效

• 申請號: 201310253149.6
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103353389A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 張紅霞;曾崇翔;賈大功;劉鐵根;張以謨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

1.一種頻域干涉譜解調方法，其特征在于該方法的具體步驟如下：

第1、將干涉譜作為原始信號???????????????????????????????????????????????????，計算干涉譜模式分解層數，計算公式如下：

其中，N表示采用點數，fix表示取整函數；

第2、對原始信號分別添加100組隨機信號，得到100組合成信號???，；每組隨機信號的標準差為0.25，平均值函數為0且自相關函數為單位矩陣的倍數；

第3、對每組合成信號???進行如下操作：

第3.1、找到合成信號???的除去端點的所有極大值點，并將這些極大值點作為節點，求三次樣條插值函數，作為合成信號的上包絡；同理，找極小值點，求合成信號的下包絡；

計算上包絡和下包絡的均值：

計算該組合成信號與對應于該組合成信號的均值的差值：

；

第3.2、將以上差值看成新信號，對進行第3.1步中的操作，均值表示為，差值表示為：

對進行第3.1步中的操作，均值表示為，差值表示為：

不斷地進行第3.1步中的操作，共經過9次操作后，得到結果如下：

；

第4、把???看作模式分解過程中???的第一個分解層，代表合成信號中頻率最高的組份；求合成信號???和第一分解層的差值：

；

將看作新信號，重復第3步中的操作，提取???的第一個分解層???，也是???的第二個分解層，并求新信號???和???的第一個分解層???的差值：

重復m次，共提取出m層分解層，并留下一個差值，則合成信號可以表示為：

；

第5、將對應于不同合成信號的不同的分解結果中相同層數的分解層和殘余量加和并且取平均：

則原始信號的分解結果表示為：

；

第6、計算每個分解層???和原始信號???的協方差???，將大于0.1的協方差對應的分解層作為有用信號，而其它小于0.1的協方差對應的分解層作為噪聲；

將所有有用信號疊加，得到重構的干涉譜；

第7、將第6步得到的重構干涉譜作為重構信號，對重構信號重復進行第3.1步中的操作，直至差值滿足以下兩個條件：

(A)上下包絡的平均值為零；

(B)零點和極值點個數相同或至多相差一個；

則將該差值作為重構信號的第一個分解層；

第8、對重構信號減去第一個分解層的差值重復進行第3.1步中的操作，同樣當差值滿足以上第7步中的兩個條件時，重復停止，并找到重構信號的第二個分解層；

不斷的迭代，不斷地尋找下一個分解層，直到剩余信號趨勢單一，就找到重構信號的所有分解層，以及一個殘余量；由于重構的信號中已經不包含非連續的噪聲，該分解過程將不會出現不同分解層頻率范圍交叉的現象；分解得到的不同的分解層代表不同頻率區間的信息；越先分解出來的分解層，代表的頻率組份越高，越后分解出來的分解層，代表的頻率組份越低；將分解后的代表不同頻率信息的每一個分解層進行傅里葉變換，繪制希爾伯特譜，就能夠量化地分析不同分解層的頻譜；

在頻域干涉中，設???和???分別為發生干涉的兩束光的光波場，它們對應的傅立葉變換分別是???和???；設兩路光的時間延遲為，那么光譜儀中接收的功率譜：

對其做逆傅里葉變換得到：

其中，???,該函數以t=0為中心向兩邊快速遞減；

前兩項代表頻域干涉譜中的直流項，也就是原始信號中零頻或低頻部分；后兩項代表交流項，頻率在???附近，是高頻部分；采用本發明解調頻域干涉譜，最后的分解結果實際上實現了將這兩項分離；通過以上分析可知，對于兩束光的干涉情況，通過交直流項的頻率關系就能夠得到兩束光之間的時間延遲???，通過交直流項的頻譜的幅值關系就能夠得到兩束光的強度關系。