激光干涉高速速度測量系統架構及算法研究.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。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用。其中采用全光纖位移干涉技術的激光干涉測速系統由于精度高，結構緊湊等諸多優(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的全光纖激光干涉高速速度測量系統的基本理論、系統構架組成、系統性能以及數據處理算法進行了分析與研究。本論文的研究內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與測速系統，并分析了其系統特點與數據處理方法。在此基礎上我們提出采用全光纖位移干涉的方式搭建系統。
　　其次，從光學多普勒原理與光混頻原理出發(fā)分析了系統的基本理論，分析了系統采集信號的特點。并在此基礎上，根據系統指標需求分析了系統構架中主要器件的性能特點與系統采集信號瞬時頻率與待測物體運動速度變化規(guī)律的關系。根據系統的器件選型與系統構架特點分析了系統主要性能表現，同時分析了系統

3、測速誤差的主要因素，并給出降低系統測速誤差的解決辦法。
　　再次，本文還分析了系統待處理數據的特點，并把系統采集的信號歸結為一種非平穩(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，并根據系統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，根據爆轟實驗中飛片運動速度變化規(guī)律的解析方程式并結合相關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。
　　本文提出的系統結構緊湊、調試方便、可測速范圍寬、測量精度高，具有良好的發(fā)展前景與實際應用價值。文中提出了高達7000 m/s高速速度測量系統的架構及主要器件指標，結合系統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