基于循环平稳特征的正弦调制相位信号参数估计

正弦调制相位信号是微动目标雷达回波微多普勒信号的一般形式。该文利用正弦调制相位信号的循环平稳特性推导了信号的循环谱,并由循环谱特征估计信号的参数。相对于传统的频谱分析方法,基于循环谱的参数估计方法对平稳噪声有较好的抑制作用。仿真实验以及误差分析证明了方法的有效性。

正弦调制相位信号参数估计的Cramer-Rao下限

正弦调制相位信号是微动目标雷达回波微多谱勒信号的一般形式,微动特征提取最终可以转化为这类信号的参数估计问题。本文首先给出了目标微动背景下正弦调制相位信号的一般形式以及各参数对应的物理意义,重点推导了高斯白噪声条件下,正弦调制相位信号参数估计的Cramer-Rao下限,得到了估计相位幅度和频率的Cramer-Rao下限与信噪比及数据长度之间的近似关系,并给出了近似所需满足的条件。最后通过理论推导和仿真计算得到了近似处理的误差曲线,证明了近似的合理性。

基于正弦相位调制的光纤干涉位移测量系统研究

针对全光纤干涉仪工作距离短、测量范围小等问题,提出了一种基于正弦相位调制的全光纤干涉系统,在参考臂通过电光调制器引入的调制参考光,与探头接收到的目标反射光产生干涉。根据锁相放大原理从干涉信号中提取出正交分量后,首先建立由正交分量构成的观测模型,通过卡尔曼滤波对正交分量的幅值和偏置进行迭代估计和修正,降低由相位延迟、调制深度漂移、寄生干扰等导致的幅值漂移和附加偏置;然后利用反正切法对反射光与参考光之间的相位差进行解调。开展了模拟干涉信号的相位解算仿真模拟和位移测量实验。仿真和实验验证了该算法解算相位的有效性。结果表明,该位移测量系统的工作距离可达到20 cm,测量精度为10 nm。

基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统（英文）

基于条纹投射和正弦相位调制技术,提出了一种用于测量物体表面三维形貌信息的光纤干涉系统。通过杨氏双孔结构实现了条纹投射,并以余弦电压信号驱动压电陶瓷实现正弦相位调制。为了消除机械振动、温度波动等外部干扰,采用相位控制系统对相位漂移进行检测,并生成实时相位补偿信号。补偿后相位误差可达6.8 mrad,从而获得高精度的干涉条纹相位稳定度。对待测件的表面轮廓连续测量两次,时间间隔为10 min,测量重复度达到0.05波长。实验结果证明:该系统能够实现较高精度的表面形貌测量。

一种正弦相位调制光纤干涉条纹相位稳定方法

为了消除环境因素(尤其是振动和温度波动)在物体表面三维形貌测量中的影响,基于正弦相位调制(SPM)发展了一种光纤干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。利用两光纤干涉臂端面的菲涅尔反射生成迈克尔逊干涉信号,由光电探测器(PD)检测后送入相位控制系统。采用相位生成载波的方法提取干涉信号的相位,并将生成的补偿信号闭环反馈给压电陶瓷驱动器,与正弦相位调制信号相加后共同驱动压电陶瓷,补偿环境因素带来的相位漂移,实现干涉条纹相位的稳定。环境因素对条纹相位的影响低于57 mrad,实验结果验证了该方法可行性。

一种新的正弦相位调制干涉条纹相位稳定方法

在基于条纹投射的物体表面形貌测量中,温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位,在相位补偿系统(PCS)中运用峰值检测简化相位提取过程,发展了一种基于正弦相位调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷(PZT)上,向PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用2×2光纤耦合器分光,结合马赫-泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号,从中提取环境因素引起的相位漂移,运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算,生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动PZT,实现条纹相位稳定。实验结果表明,条纹相位稳定精度为5.5 mrad,较好地消除环境因素引起的相位漂移。

半导体激光自混合干涉测量技术中正弦相位调制参数的优化分析

为了提高自混合干涉技术测量位移的精度,将正弦相位调制技术引入自混合干涉信号的分析中,相位调制由置于外腔中的电光调制器(EOM)实现,相位解调由FFT分析的方法得到.针对正弦相位调制自混合干涉测量技术用于位移测量时,电光调制器调制参数对相位解调的影响,分析了调制参数的优化选择依据.模拟分析及实验结果表明:正弦相位调制自混合干涉仪用于位移测量时,正确解调相位所需的最小调制频率和待测射靶面的振动频率和幅度的乘积成正比.调制幅度取1.23 rad时,可以减少激光束偏振态损失带来的测量误差.

采用DBRLD的正弦相位调制激光干涉仪

分析影响正弦相位调制半导体激光干涉仪测量精度和系统分辨力的因素,提出了用分布布拉格反射半导体激光器DBR LD实现高分辨力亚纳米精度测量的方案。理论计算表明,DBR LD的波长连续调制深度比F-P腔LD高一个量级。指出由于DBR LD的特殊结构可通过简单的反馈回路稳定输出光功率,有效地避免了光强波动对测量精度提高的限制。

正弦相位调制型光纤传感器的一种解调方案

正弦相位调制型光纤传感器以正弦相位调制的全光纤光路,采用电子电路解调方案实现了实时相位解调,该光纤传感器测量微小位移分辨率达nm量级,工作频率范围为0.1～300Hz,不但可测微小位移及振动,也具有对瞬态位移进行检测的独特性能.文中阐述了此光纤传感器的工作原理及实验结果。

正弦相位调制的光栅干涉法测量振动物体面形

利用正弦相位调制的光栅干涉仪测量振动物体的面形,采集振动物体引起相位变化的干涉条纹,经傅里叶变换解调相位,重建振动物体的面形。结果表明正弦相位调制的光栅干涉系统不仅具有较高的测量精度,而且还能测量振动物体的二维面形。

双光栅正弦相位调制(SPM)干涉测量技术的发展与应用

简述了正弦相位调制干涉法的发展,重点介绍了双光栅正弦相位调制在物体阶梯表面的高度差、物体表面形貌和振动物体表面形貌的等测量领域的应用,并提出了用双光栅正弦相位调制测量振动物体温度的想法。

正弦相位调制菲索干涉仪

<正> 一、前言菲索干涉仪对于光学系统中发生的摆振问题是不敏感的,而且它可方便地用于大直径物体表面轮廓的测量。这两个优点对于高达1nm量级的高准确度表面轮廓的测量特别重要。如果我们用一台泰曼-格林干涉仪测量一大直径物体,如直径80mm 平板玻璃的表面轮廓。

相位调制干涉位移测量系统信号处理方法

为克服激光干涉位移测量系统中直流漂移等低频扰动影响,采用相位调制方法,将有用信号频带移出低频区.对干涉信号,通过乘法操作将被测位移信息变换到调制频率2.5倍频谐波分量的相位上,并利用锁相环解调位移信息.搭建Simulink仿真模型,验证信号处理方法的可行性.结合仿真结果分析直流分量、交流分量幅值等参数对解调结果的影响.结果表明,采用的信号处理方法理论上克服了调制频率对最大测量速度的限制,仿真系统对临界加速度以内的加速信号有良好的追踪能力.

实时测量表面形貌的正弦调制半导体激光干涉仪

设计了一种实时测量表面形貌的正弦相位调制半导体激光干涉仪,对其抗干扰的实时测量原理进行了分析.在该正弦相位调制干涉仪中,利用高速图像传感器探测干涉信号,该干涉信号通过信号处理电路实时鉴相得到被测表面所对应的相位分布,即可实时获得待测量物体的表面形貌.在实验中,测量了楔形光学平板的表面形貌,测量点为30×30个,测量时间小于10 ms,重复测量精度为4.3 nm.实验结果表明该正弦相位调制干涉仪的有效性.

基于互补微分相乘的PGC-Arctan相位解调改进算法

为消除载波相位延迟和相位调制深度波动对相位生成载波(Phase generated carrier, PGC)相位解调结果的影响,提出了一种基于互补微分相乘的PGC-Arctan相位解调改进算法。该算法通过构建一对系数相同、含待测相位的正交平方信号,再通过相除、开方和反正切运算,获得不受载波相位延迟和相位调制深度影响的相位解调结果,从而减小相位解调结果的非线性误差,使得解调结果信纳比更高、总谐波失真更小。对该算法的实现过程进行理论分析和推导,并开展了基于Matlab的算法仿真实验和基于正弦相位调制干涉仪的位移测量实验。结果表明:该算法在不同的载波相位延迟和相位调制深度下,解调结果的信纳比均大于41.50 dB,总谐波失真均不超过0.79%。该算法可有效减小PGC相位解调非线性误差,实现正弦相位调制干涉仪的精密位移测量。

大功率三相正弦波逆变器对称输出研究

针对常规三相逆变电源不能满足任意不平衡负载,提出了一种电路和磁路自然解耦的电路结构和控制方案.各相分别采用独立的电压环和相位环对参考正弦进行脉宽和相位调制,因而保证了逆变电源输出电压和相位的2个对称性.仿真和12kW的整机实验证明了方案的正确性,并获得了满意的效果。

正弦相位调制全深度频域多普勒光学相干层析成像技术

将多普勒探测与正弦相位调制复频域光学相干层析成像技术(OCT)相结合,建立了基于正弦相位调制的全深度频域多普勒光学相干层析成像系统。利用正弦相位调制B-M扫描方法,并采用傅里叶变换结合带通滤波的方法重建复干涉谱信号,获得全深度层析及多普勒图像。成像深度范围扩大为原来的2倍,在整幅图像范围内均可获得较高的速度探测灵敏度。基于该系统获得了血流仿体的全深度层析图及全深度多普勒图。实验测量的系统最小可探测速度为5.35μm/s。

光热正弦相位调制干涉仪中相位的抗干扰测量

在正弦相位调制半导体激光干涉仪中 ,半导体激光波长随注入电流和温度漂移而产生相位测量误差 ,同时干涉仪的机械振动和干涉仪两臂中的空气扰动也会引入相位误差。在已有光热正弦相位调制干涉仪中引入反馈机制 ,有效地降低了上述误差 ,增强了干涉仪的抗干扰能力。使用此干涉仪测量了物体的位移 。

消除正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的全光纤干涉仪

在激光二极管(LD)正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中,通过注入电流调制激光二极管波长的同时,光源输出的光强也被调制,成为测量误差的主要来源之一.提出一种新的消除激光二极管正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的干涉仪,给出了具体的理论分析.该干涉仪采用全光纤结构,有效减小外界干扰对干涉测量的影响;采用容易实现的前置信号处理电路和实时相位检测器对干涉信号进行处理,消除了激光二极管光强调制产生的测量误差;同时实现了物体微小位移的高精度实时测量,测量的重复精度达到1 nm.实验结果与其他消除光强调制影响的方法测得的结果基本一致,验证了该方法的实用性.

减小正弦相位调制菲佐干涉仪多光束干涉影响的方法

在利用正弦相位调制菲佐干涉仪进行测量时,由于菲佐板及待测物体表面对入射光的多次反射而产生多光束干涉,干涉信号的强度随相位变化不是严格的余弦分布。按照双光束干涉的算法进行相位信息提取,会引入一定的误差。以正弦相位调制菲佐干涉仪纳米精度微小位移测量为应用背景,分析多光束干涉情况下该干涉仪信号解调算法的误差,进而对干涉仪的相关参数进行优化,并通过误差补偿对测量结果进行修正,有效减小了多光束干涉产生的影响。