[发明专利]基于带通采样的外差式激光测振方法

摘要

本发明公开了一种基于带通采样的外差式激光测振方法，该方法包括基于带通采样定理确定避免采集后外差式激光多普勒信号频谱混叠的不同整数m对应的有效采样频率段；通过带通采样保护带宽保证足够的工程裕量，避免实际激光多普勒信号的频谱混叠；提出一种基于带通采样的最佳采样频率自动选择方法，以确定外差式激光多普勒信号的最佳采样频率；最后基于相位展开正弦逼近法(PUSAM)实现已采集外差式激光多普勒信号的解调。本发明在有效保证高精度振动测量的前提下，具有所需采样频率低、采集数据量小、实时性好、不存在相位延时的特点。本发明方法有效解决了传统外差式激光测振方法对于外差式激光测振存在所需采样频率高或相位延时的不足。

主权项

1.基于带通采样的外差式激光测振方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，S1：基于带通采样定理确定不同整数m对应的避免采集外差式激光多普勒信号频谱混叠的有效采样频率段；S2：利用带通采样保护带宽保证足够的工程裕量，避免实际外差式激光多普勒信号的频谱混叠；S3：基于带通采样的最佳采样频率的自动计算，以最佳采样频率采集外差式激光多普勒信号；S4：使用相位展开正弦逼近法处理基于最佳采样频率采集的外差式激光多普勒信号，进而得到被测振动的位移、速度、加速度信号；步骤S1包括，(1)外差式激光多普勒信号带宽；针对外差式激光振动测量，确定振动交越频点所对应的外差式激光多普勒信号的带宽，该带宽大于其余所有振动频点的信号带宽，最大信号带宽B计算如下：其中，Δf_max为外差式激光多普勒信号的最大频率偏移量，v_p为振动交越点的理论振动速度峰值，λ为激光波长；(2)确定有效采样频率段；避免振动交越频点处所对应的外差式激光多普勒信号频谱混叠的有效采样频率段计算如下：其中，f_U＝f_c+Δf_max为激光多普勒信号的上限截止频率，f_L＝f_c‑Δf_max为激光多普勒信号的下限截止频率，f_c为激光多普勒信号载波频率，int(f_U/B)为不超过f_U/B的最大整数；对于不同的整数m对应不同的有效采样频率段，m越大，所对应的有效采样频率越小，有效采样频率段越窄，为保证所采集多普勒信号的解调准确性，所选用有效采样频率需满足：F_s,min≥n·B                    (3)其中，F_s,min为有效采样频率的下限截止频率，n为外差式激光多普勒信号带宽的整数倍；有效的采样频率段仅在理想情况下可避免采集的外差式激光多普勒信号频谱混叠，通过带通采样保护带宽保证足够的工程裕量，克服实际采集激光多普勒信号的频谱混叠，依据带通采样保护带宽计算对应的可容许保护采样频率：B_GT＝B_GL+B_GU                        (4)其中，B_GT为总保护带宽大小，B_GL与B_GU分别为下限与上限保护带宽；ΔF_sU与ΔF_sL分别为该保护带宽下的上下限可容许保护采样频率大小；通过使用保护带宽进一步确定避免实际激光多普勒信号频谱混叠的有效采样频率段。