[发明专利]针对具有低速且高加速度特征的质点速度测量方法及装置

权利要求书

1.一种针对具有低速且高加速度特征的质点速度测量方法，包括：

步骤1，光纤激光多普勒干涉测速系统对速度为10⁰~10¹m/s量级，并且加速度在10⁹m/s²以上量级的运动靶面质点速度进行测量，输出差拍干涉信号至速度计算系统；

步骤2，所述速度计算系统采用短时傅里叶变换或连续小波变换对所述差拍干涉信号进行时频变换数据处理，以实现具有上述特征的运动靶面质点速度的高时间分辨率和速度分辨率测试。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述光纤激光多普勒干涉测速系统包括：激光器、光纤环形器、聚焦透镜、探测器和示波器，所述步骤1包括：

激光器发射通讯激光至光纤环形器的第一端口；

所述光纤环形器将接收到的通讯激光从其第二端口发送至聚焦透镜；

所述聚焦透镜将接收到的通讯激光的一部分作为参考光从其端面反射回所述光纤环形器的第二端口，另一部分输出至运动靶面；并将从运动靶面反射回的信号光发送至光纤环形器的第二端口；

所述光纤环形器将接收到的参考光和信号光从其第三端口发送至探测器；

所述探测器探测到所述参考光和信号光产生的差拍干涉信号，并发送至示波器；

所述示波器记录所述差拍干涉信号，并将所记录的差拍干涉信号发送至速度计算系统。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述步骤2中，所述速度计算系统针对运动靶面的质点速度特征以及差拍干涉信号的特征选择短时傅里叶变换或连续小波变换进行时频变换数据处理；其中，对于质点速度波动剧烈，信噪比大于5dB的差拍干涉信号，选择连续小波变换进行数据处理；对于质点速度波动较为平稳，信噪比小于5dB的干涉信号，选择短时傅里叶变换进行数据处理。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述质点速度波动剧烈是指：质点速度波动的每个周期中，v_min≤0.2v_max；

所述质点速度波动较为平稳是指：质点速度波动的每个周期中，v_min≥0.8v_max；

其中，v_min为波谷对应的质点速度，v_max为波峰对应的质点速度。

5.如权利要求1~4中任意一项所述的方法，其特征在于，

采用连续小波变换对所述差拍干涉信号进行时频变换数据处理包括：

对所述差拍干涉信号进行滤波处理；

分别对预处理后的差拍干涉信号和原始的差拍干涉信号进行小波变换,得到它们各自的小波系数,再把对应的小波系数相乘；

用局部模极大值法进行小波脊线的提取，得到质点速度曲线。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

在对所述差拍干涉信号进行滤波处理的步骤之前，所述方法还包括：

对所述差拍干涉信号进行短时傅里叶变换处理，并根据得到的结果估算质点速度的上限和下限，并计算小波基的中心频率及带宽,然后根据短时傅里叶变换的时频图,选择最优的小波基；

在对所述差拍干涉信号进行滤波处理的步骤中，根据估算的质点信号速度的上限和下限，设定滤波速度的上限和下限；

在分别对预处理后的差拍干涉信号和原始的差拍干涉信号进行小波变换的步骤中，采用所述最优的小波基进行小波变换。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

在用局部模极大值法进行小波脊线的提取，得到质点速度曲线的步骤中，找到时频谱的模极大值,作为可靠的小波脊线的时间起点和差频频率起点,再根据加速度的变化范围,设置差频频率的搜寻范围,求出局部极大值,找到时间范围内各时刻的差频频率,从而实现小波脊线的提取。