[發明專利]一種正弦相位調制激光干涉儀探測氣固界面聲波的解調方法

在審

• 申請號: 202110588864.X
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113406005A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張烈山;余紫揚;李昕聰;楊帥旗;鐘晨;余簫
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 胡國平

1.一種正弦相位調制激光干涉儀探測氣固界面聲波的解調方法，其特征在于，包括：

假設相位調制的載波調制深度為C，載波頻率為ω_c，且所述載波為正弦波；

根據邁克爾遜干涉儀的原理，獲得干涉信號I_s(t)；

利用貝塞爾恒等式和三角函數公式將所述干涉信號I_s(t)分解，使得所述干涉信號分解為各次諧波項之和；

根據FFT算法，可得所述干涉信號中各個頻率分量的幅值；

根據干涉信號中頻率為Nω_n、(Nω_n+ω_c)、(Nω_n+2ω_c)以及(Nω_n+3ω_c)，定義衰減比，所述衰減比為所述載波調制深度為C的函數；

通過查表法確定所述調制深度C的值；

將所述干涉信號I_s(t)中直流分量通過交流耦合采樣方法濾除，并用一倍頻載波信號和二倍頻載波信號與所述干涉信號進行混頻，再經過低通濾波后，得到正交干涉信號對：

利用90°移相的一倍頻載波信號與所述干涉信號I_s(t)混頻、低通濾波后，可得信號；

根據所述信號和所述正交干涉信號對，可得所述載波相位延遲θ_c的值；

根據得到的所述調制深度C的值和所述載波相位延遲θ_c的值，對所述正交干涉信號對進行歸一化處理，得到所述干涉條紋可見度系數I₁：

根據所述調制深度C的值、所述載波相位延遲θ_c的值和所述干涉條紋可見度系數I₁的值，得到被測點振動有關的相位差

對所述被測點振動有關的相位差進行帶通濾波后，得到氣固界面聲波。

2.如權利要求1所述的正弦相位調制激光干涉儀探測氣固界面聲波的解調方法，其特征在于，根據邁克爾遜干涉儀的原理，獲得干涉信號I_s(t)為：

其中，I₀為與直流分量；I₁為干涉信號的交流分量的幅值；I₁/I₀為干涉條紋可見度；為被測點振動有關的相位差。

3.如權利要求2所述的正弦相位調制激光干涉儀探測氣固界面聲波的解調方法，其特征在于，利用貝塞爾恒等式和三角函數公式將所述干涉信號I_s(t)分解，使得所述干涉信號分解為各次諧波項之和為：

其中，J表示貝塞爾函數，J_n為n階貝塞爾函數；

利用貝塞爾恒等式對上述中和進一步分解，使得所述干涉信號分解為各次諧波項之和，所述干涉信號中頻率為ω分量的幅值記為A(ω)。

4.如權利要求3所述的正弦相位調制激光干涉儀探測氣固界面聲波的解調方法，其特征在于，所述干涉信號中頻率為Nω_n的分量幅值以及其經過2ω_c頻移動后的幅值為：

其中，C_n為所述干涉信號中低頻環境擾動的調制深度，C_n＝2kA_n；C_a為所述干涉信號中氣固界面聲波的相位調制深度，C_a＝2kD_a；

所述干涉信號中頻率為Nω_n+ω_c的分量幅值以及其經過2ω_c頻移動后的幅值為：

所述干涉信號中頻率為Nω_n、(Nω_n+ω_c)、(Nω_n+2ω_c)以及(Nω_n+3ω_c)的有效頻率分量個數為N_e，則

衰減比R_a2為：