[发明专利]一种时变信号频谱的探测获取系统及方法

摘要

本发明公开了一种时变信号频谱的探测获取系统及方法，包括有光源、光调制器、扩束镜、汇聚透镜、探测器、数据采集系统和计算机；所述光源经光调制器调制后具有光强随时间按正/余弦变化形式，调制光经扩束器后对时变信号源进行照射，反射或透射光经汇聚透镜后到达探测器上，数据采集系统经时间积分获取一段时间内的总光强信息，计算机对相应的调制和探测信息进行保存并进行相应的运算来获取时变信号的频谱形式。本发明结合光调制技术和傅里叶变换原理，对时变信号进行时间积分探测，根据时间积分获取的强度值及其光调制信息来获取时变信号的频谱。本发明系统结构简单，成本低，探测信噪比高，可对重复时变信号进行探测。

主权项

1.一种时变信号频谱的探测获取方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：利用光调制器对光源进行调制使其出光强度按照余弦形式变化，可表示为：其中，b为背景项，k为调制比例系数，φ为余弦相位，u为调制频率；使用两个不同相位的调制光信号，分别表示为：调制光对时变信号源进行照射，并利用探测器按照时间积分的形式对反射光或者透射光进行探测，其探测信号值可以表示为：其中，O(t)表示由时变信号源产生的时变信号；利用探测器获取的两个探测值进行相减并除两倍的调制比例系数可得：其中，调制比例系数k可以通过对系统的标定来获取；根据离散傅里叶变换原理：可以发现，等式4右边表示形式与离散傅里叶变换的实部表示形式相一致，等式4左边结果即为某一频率下实部幅值；利用不同调制频率u的调制光对时变信号进行探测采集就可获取时变信号的实部频谱；第二步：利用光调制器对光源进行调制使其出光强度按照正弦形式变化，可表示为：其中，b为背景项，k为调制比例系数，φ为正弦相位，u为变化频率；使用两个不同相位的调制光信号，分别表示为：调制光对时变信号源进行照射，并利用探测器按照时间积分的形式对反射光或者透射光进行探测，其探测信号值可以表示为：其中，O(t)表示由时变信号源产生的时变信号；利用探测器获取的两个信号值进行相减并除两倍的调制比例系数可得：其中，调制比例系数k可以通过对系统的标定来获取；可以发现，等式9右边表示形式与离散傅里叶变换的虚部表示形式相一致，等式9左边结果为某一频率下虚部幅值；利用不同调制频率u的调制光对时变信号进行探测采集就可获取时变信号的虚部频谱；第三步：利用探测器获取的强度值进行相应运算获取时变信号频谱，利用频谱可获取相位谱、功率谱，同时采用频谱逆处理可得到时域信号。