激光干涉高速速度測量系統(tǒng)架構(gòu)及算法研究.pdf

1、在爆轟與沖擊波實驗中，瞬態(tài)速度的測量將為實驗提供極為重要的參數(shù)。采用激光干涉測速具有非接觸式、測速精度高的特點，因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其中采用全光纖位移干涉技術(shù)的激光干涉測速系統(tǒng)由于精度高，結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)勢，成為沖擊波與爆轟試驗中速度測量的重要發(fā)展方向。
　　本文對基于位移干涉技術(shù)的全光纖激光干涉高速速度測量系統(tǒng)的基本理論、系統(tǒng)構(gòu)架組成、系統(tǒng)性能以及數(shù)據(jù)處理算法進行了分析與研究。本論文的研究內(nèi)容主要包括如下幾個方面。

2、>　　首先，回顧了激光干涉測速發(fā)展過程中主要的測速技術(shù)與測速系統(tǒng)，并分析了其系統(tǒng)特點與數(shù)據(jù)處理方法。在此基礎(chǔ)上我們提出采用全光纖位移干涉的方式搭建系統(tǒng)。
　　其次，從光學(xué)多普勒原理與光混頻原理出發(fā)分析了系統(tǒng)的基本理論，分析了系統(tǒng)采集信號的特點。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)需求分析了系統(tǒng)構(gòu)架中主要器件的性能特點與系統(tǒng)采集信號瞬時頻率與待測物體運動速度變化規(guī)律的關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)的器件選型與系統(tǒng)構(gòu)架特點分析了系統(tǒng)主要性能表現(xiàn)，同時分析了系統(tǒng)

3、測速誤差的主要因素，并給出降低系統(tǒng)測速誤差的解決辦法。
　　再次，本文還分析了系統(tǒng)待處理數(shù)據(jù)的特點，并把系統(tǒng)采集的信號歸結(jié)為一種非平穩(wěn)非線性信號，并指出對待測物體速度的測量可以轉(zhuǎn)化為對待分析信號瞬時頻率的測量。同時分析了常見的非平穩(wěn)信號處理算法，并把它們歸結(jié)為線性分布與二次型分布兩種形式。在分析以上兩種方式算法的基礎(chǔ)上，我們采用連續(xù)小波變換對信號瞬時頻率進行提取，并根據(jù)系統(tǒng)特點改進了通過小波脊的獲取瞬時頻率的方式。
　　最后

4、，在算法分析中，根據(jù)爆轟實驗中飛片運動速度變化規(guī)律的解析方程式并結(jié)合相關(guān)文獻對飛片運動速度的描述，生成了仿真曲線，采用本文所提算法對曲線進行處理，取得了非常好的效果。
　　本文提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)試方便、可測速范圍寬、測量精度高，具有良好的發(fā)展前景與實際應(yīng)用價值。文中提出了高達7000 m/s高速速度測量系統(tǒng)的架構(gòu)及主要器件指標(biāo)，結(jié)合系統(tǒng)采集信號特點采用連續(xù)小波變換并優(yōu)化提取小波脊，以此提取運動物體的速度變化歷史，并達到較高的測