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专利号: 202010397298X
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种PGC相位解调法中相位延迟补偿方法,方法包括:步骤1)通过带通滤波器滤波去除正弦相位调制干涉信号中的直流成分与高频噪声,然后对滤波后的正弦相位调制干涉信号进行模数采样转换为数字干涉信号S(t),由此采样获得数字干涉信号S(t),其中采样频率高于正弦相位调制频率的4倍,数字干涉信号S(t)表示如下:

其中,A表示数字干涉信号的幅值,m表示调制深度,θ表示相位延迟,ωc表示正弦相位调制频率, 表示待测相位,J0(m)表示第0阶的第一类贝塞尔函数,J2n(m)表示偶数阶的第一类贝塞尔函数,J2n‑1(m)表示奇数阶的第一类贝塞尔函数;

步骤2)数字干涉信号S(t)分别与第一数字频率合成器产生的一阶正交参考信号(sin(ωct)、cos(ωct))的两路以及第二数字频率合成器产生的二阶正交参考信号(cos(2ωct)、sin(2ωct))的两路中的每一路依次通过乘法器相乘、低通滤波处理完成正交下混频运算,sin(ωct)、cos(ωct)分别表示一阶正交参考信号的一阶正弦信号和一阶余弦信号,cos(2ωct)、sin(2ωct)分别表示二阶正交参考信号的二阶正弦信号和二阶余弦信号;

提取出低通滤波输出的直流信号,获得两对正交谐波幅值信号,分别为一阶正交谐波幅值信号(P1,Q1)和二阶正交谐波幅值信号(P2,Q2),P1、Q1分别表示一阶正交谐波幅值信号的一阶余弦分量和一阶正弦分量,P2、Q2分别表示二阶正交谐波幅值信号的二阶余弦分量和二阶正弦分量,具体计算过程分别计算为:其中,LPF[]表示低通滤波运算,J1(m)表示第一阶第一类贝塞尔函数,J2(m)表示第二阶第一类贝塞尔函数;

其特征在于方法进一步包括:

步骤3)运用一阶正交谐波幅值信号(P1,Q1)、二阶正交谐波幅值信号(P2,Q2)进行运算得到相位延迟一倍角与二倍角的正切值的绝对值T1、T2,计算公式如下:其中,T1表示相位延迟一倍角的正切值的绝对值,T2表示相位延迟二倍角的正切值的绝对值;

然后运用该相位延迟的正切值的绝对值T1、T2计算对应相位延迟一倍角与二倍角的正余弦值的绝对值,作为一阶修正系数(FP1,FQ1)与二阶修正系数(FP2,FQ2),计算公式如下:其中,FP1,FQ1分别表示一阶修正系数的一阶余弦修正系数和一阶正弦修正系数,FP2,FQ2分别表示二阶修正系数的二阶余弦修正系数和二阶正弦修正系数;

步骤4)一阶正交谐波幅值信号(P1,Q1)与一阶修正系数(FP1,FQ1)相乘,乘积取绝对值并求和,然后再进行符号还原,重构出幅度不受相位延迟影响的一阶新谐波幅值信号R1,计算公式如下:

其中,sign()表示符号函数,当括号中的数值大于等于零时,其值为1,当括号中的数值小于零时,其值为‑1;

同样,二阶正交谐波幅值信号(P2,Q2)与二阶修正系数(FP2,FQ2)相乘,乘积取绝对值并求和,然后再进行符号还原,重构出幅度不受相位延迟影响的二阶新谐波幅值信号R2,计算公式如下:

步骤5)对一阶和二阶新谐波幅值信号进行四象限反正切运算,得到待测相位,公式如下:

2.根据权利要求1所述的一种PGC相位解调法中相位延迟补偿方法,其特征在于:所述的方法计算过程采用相位解调处理系统,位解调处理处理系统具体包括第一数字频率合成器(1)、第一乘法器(2)、第二乘法器(3)、第一低通滤波器(4)、第二低通滤波器(5)、相位延时修正系数计算模块(6)、第一相位延迟补偿模块(7)、第二数字频率合成器(8)、第三乘法器(9)、第四乘法器(10)、第三低通滤波器(11)、第四低通滤波器(12)、第二相位延迟补偿模块(13)和反正切运算模块(14);数字干涉信号S(t)连接至第一乘法器(2)、第二乘法器(3)、第三乘法器(9)、第四乘法器(10)的输入端,第一数字频率合成器(1)的输出连接在第一乘法器(2)和第二乘法器(3)的输入端,第二数字频率合成器(8)的输出连接在第三乘法器(9)和第四乘法器(10)的输入端;第一乘法器(2)、第二乘法器(3)、第三乘法器(9)、第四乘法器(10)的输出端分别连接至第一低通滤波器(4)、第二低通滤波器(5)、第三低通滤波器(11)、第四低通滤波器(12)的输入端;第一低通滤波器(4)、第二低通滤波器(5)的输出端均分别连接到第一相位延迟补偿模块(7)和相位延时修正系数计算模块(6)的输入端,第三低通滤波器(11)、第四低通滤波器(12)均分别连接到第二相位延迟补偿模块(13)和相位延时修正系数计算模块(6)的输入端;相位延时修正系数计算模块(6)的输出端分别连接到第一相位延迟补偿模块(7)与第二相位延迟补偿模块(13)的输入端;第一相位延迟补偿模块(7)与第二相位延迟补偿模块(13)的输出端连接到反正切运算模块(14)的输入端,反正切运算模块(14)的输出端输出相位解调结果。

3.根据权利要求1所述的一种PGC相位解调法中相位延迟补偿方法,其特征在于:所述的正弦相位调制干涉信号来源于正弦相位调制干涉仪,为正弦相位调制干涉仪探测获得的信号。