[发明专利]基于软件移相的零差正交激光干涉信号生成方法

说明书

基于软件移相的零差正交激光干涉信号生成方法，包括从激光干涉仪按整周期采样获取单路光电信号；将光电信号的幅值按比例缩放到峰值为1V，同时去除直流量得到幅值均值为0的归一化信号；对归一化信号进行自适应修正以获得初始值位于相位反转点，且整个信号的满足整周期采样特性的修正信号；对修正信号以半周期为单位进行+90°和‑90°交替移相，获得移相信号；移相信号和来自激光干涉仪的单路光电信号形成两路正交光电信号。本发明的优点在于无需使用硬件移相，且两路光电信号的相位始终是相差+90°或者‑90°。

技术领域

本发明涉及一种基于软件移相的零差正交激光干涉信号生成方法，可实现利用单路激光干涉信号生成两路零差正交激光干涉信号，用于振动传感器幅频特性和相频特性绝对法测量。

技术背景

现在的国家标准中，对于振动传感器幅频特性和相频特性绝对法测量推荐使用的是零差正交激光干涉仪，如中国计量科学研究院的基于正交输出的零差激光干涉仪。但是由于上述激光干涉仪需要两路正交光电信号输出，这就需要用到四分之一波片等光学移相元器件，但是由于零差正交激光干涉仪中四分之一波片、偏振分光棱镜的安装调整位置等因素的影响可能会导致其输出的两路正交光电信号的相位差与90°会产生偏差，当与90°名义角度的偏差超过±20°的时候两路正交光电信号所组成的李萨如图则是一个离心率较大的椭圆，这样的两路光电信号不能正确地进行后续的解调处理。并且，从硬件上实现移相，再加上附加的一套光电转换设备及高速数据采集系统，造价昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需使用光学移相元器件，并能保证两路正交光电信号不存在正交相位误差的基于软件移相的零差正交激光干涉信号生成方法。

基于软件移相的零差正交激光干涉信号生成方法，包括以下步骤：

步骤1：从激光干涉仪按被测振动信号的周期做整周期采样获取单路光电信号；

步骤2：将光电信号的幅值按比例缩放到峰值为1V，同时去除直流量得到幅值均值为0的归一化信号；

步骤3：对归一化信号进行自适应修正以获得初始值位于相位反转点，且满足整周期采样特性的修正信号；

步骤4：对修正信号以半周期为单位进行+90°和-90°交替移相，获得移相信号；

步骤5：移相信号和来自激光干涉仪的单路光电信号形成两路正交光电信号。根据得到的两路正交光电信号，可以解调得到振动信号波形，经过参数辨识后即可得到振动信号的幅值和相位，从而可以测量得到振动传感器的幅相特性。

进一步，步骤3中修正信号的获取包括以下步骤：

步骤3.1：判断归一化信号的初始值是否位于相位反转点，若是，则将归一化信号作为修正信号；若否，则进入步骤3.2；

步骤3.2：对归一化信号进行差分运算，对差分运算后的信号求上包络曲线，搜索获得包络线的第一个极小值，第一个极小值对应所要求解的相位反转点，将第一个极小值点作为初始相位点；

步骤3.3：将初始相位点之前的信号作为第一修正部，将第一修正部删除获得初步修正信号；

步骤3.4：按周期遍历初步修正信号，直到出现不满一个周期的信号部分，将该不满一个周期的信号部分作为第二修正部，将第二修正部删除。

或者：步骤3.4替换为：将第一修正部的起始点与初始信号的最后一点重合，从第一修正部的终点起向前删掉最后一个周期的信号。

进一步，为了降低噪声的影响，得到准确的极小值，步骤3.2中，对上包络曲线进行低通滤波后，再搜索极小值；