[發明專利]基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法和系統

在審

• 申請號: 202210020620.6
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114778486A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 陳漢瑜;武俊峰;康國華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/3504;G06F17/14;G06F17/11
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：對TDLAS系統所采集的透射光信號進行高通濾波，獲得信號交流分量；

步驟S2：對所述信號交流分量進行希爾伯特變換，并將變換前后的信號共同構成復數域上的第一解析信號，取第一解析信號的模長，并進行低通濾波，獲得所述信號交流分量的包絡信號；以及

步驟S3：對所述包絡信號進行微分變換，獲得所述包絡信號的一階導數，對所述包絡信號的一階導數進行希爾伯特變換，并將變換前后的信號共同構成復數域上的第二解析信號，取第二解析信號的模長，并進行低通濾波，獲得所述二次諧波信號。

2.如權利要求1所述的基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法，其特征在于，步驟S1中TDLAS系統中經調制后的激光信號v(t)的表達式為：

其中，為三角波，在氣體吸收峰附近來回掃描；ω為正弦激勵頻率，其值遠大于三角波掃描頻率；Δv為正弦激勵調制幅度；η為正弦激勵信號初相。

3.如權利要求2所述的基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法，其特征在于，步驟S1中TDLAS系統中經采集的透射光信號I_t(t)的表達式為：

其中，θ＝(ωt+η)；是透射光信號的直流分量；A_k(t)為第k次諧波的振幅，其值因激光輸出波數經三角波調制在氣體吸收峰附近往復掃描而隨時間t變化，但變化頻率遠小于ω；是激光在從激勵到被采集整個過程中引入的相移。

4.如權利要求3所述的基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法，其特征在于，步驟S1中經高通濾波獲得的信號交流分量I_S1(t)的表達式為：

5.如權利要求4所述的基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法，其特征在于，步驟S2中經希爾伯特變換獲得的第一解析信號f₁(t)，及取第一解析信號f₁(t)的模長Abs[f₁(t)]的表達式分別為：

f₁(t)＝I_S1(t)+jH[I_S1(t)]，

Abs[f₁(t)]＝||f₁(t)||，

其中，H[I_S1(t)]是I_S1(t)的希爾伯特變換，“*”表示卷積，j為虛數；

步驟S2中對第一解析信號f₁(t)的模長Abs[f₁(t)]進行低通濾波，獲得所述信號交流分量的包絡信號E_s2(t)。

6.如權利要求5所述的基于希爾伯特變換和微分變換的二次諧波信號解調方法，其特征在于，步驟S3中對包絡信號進行微分變換獲得一階導數E_S2′(t)的表達式為：

步驟S3中對一階導數E_S2′(t)進行希爾伯特變換獲得第二解析信號f₂(t)，及取第二解析信號f₂(t)的模長Abs[f₂(t)]的表達式分別為：

f₂(t)＝E_s2′(t)+jH[E_s2′(t)]，

Abs[f₂(t)]＝||f₂(t)||，

其中，H[E_s2′(t)]是E′_s2(t)的希爾伯特變換，“*”表示卷積，j為虛數；

步驟S3中對第二解析信號f₂(t)的模長Abs[f₂(t)]進行低通濾波，獲得所述二次諧波信號A₂(t)。