[发明专利]一种基于残周期解调的差分式激光测冲击方法及装置

权利要求书

1.一种基于残周期解调的差分式激光测冲击装置，其特征在于：包括激光器1、分束棱镜2、聚焦透镜3、光栅测量表面4、冲击台5、反射镜6、反射镜7、聚焦透镜8、光电转换器9和数据采集系统10；激光器1发出的激光经分束棱镜2一分为二后，经聚焦透镜3聚焦后分别到达光栅测量表面4的衍射光栅上，经衍射光栅反射后合束为一束，经反射镜6、反射镜7反射，到达聚焦透镜8产生干涉，最终干涉信号被光电转换器9接收转换成电信号，该电信号经数据采集系统10进行波形采集，获得信号的采集序列。

2.根据权利要求1所述的一种基于残周期解调的差分式激光测冲击装置，其特征在于：所述光栅测量表面4采用金属刻蚀光栅。

3.一种基于残周期解调的差分式激光测冲击方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、用冲击台5产生冲击激励信号，带动被测量对象的光栅测量表面4的衍射光栅移动；

步骤二、激光器1发出的光束被分束棱镜分为两束，经聚焦透镜3以不同的方向聚焦于测量目标的光栅测量表面4上，它们与法线的夹角分别为ψ和-ψ，两光束的夹角2ψ由所采用的衍射光栅的衍射级数以及所用激光波长按下式(1)确定；

其中，p、q分别为两路衍射光束所对应的光栅衍射级数，d为光栅栅距，λ为激光器1发出的激光的波长；

步骤三、从激光器1发出的激光经分束棱镜2一分为二后，经聚焦透镜3分别到达光栅测量表面4的衍射光栅上，经光栅测量表面4的衍射光栅反射后合束为一束，经反射镜6、反射镜7反射，到达聚焦透镜8产生干涉，最终干涉信号被光电转换器9接收转换成电信号，该电信号经数据采集系统10进行波形采集，获得信号的采集序列y_i，i＝1,2,…,n，n表示采集点的数目；

步骤四、用计算机按照本发明下述解调方法，对获取的波形测量数据进行处理和数字化解调，获得频率解调波形序列： 冲击速度序列冲击加速度序列其中M为解调后获得的波形序列长度；具体过程如下：

1)在波形采集序列y_i前缘截取少于一个载波周期、长度为m₁的波形段进行残周期正弦曲线波形拟合，获得拟合正弦波长度为m₁的波形段中心点m₁/2处的瞬时频率载波周期

2)以小于当前点m₁/2处一个载波周期长度对应的序列时间长度作为相邻点m₁/2+1对应的下一段拟合序列长度m₂，序列中心位置从m₁/2处向后移动一个采样点至m₁/2+1，在新的数据段上进行残周期正弦曲线波形拟合，获得相邻点m₁/2+1对应的瞬时频率载波周期

3)重复执行滑动拟合过程2)，直至波形采集序列终点；此时获得频率解调波形序列：该序列即为冲击激光多普勒信号波形的解调波形输出，即是实际的冲击波形输出。

按照式(2)计算获得冲击速度序列值

按照式(3)以数值差分方式计算获得冲击加速度序列值

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