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激光干涉测速系统中的小波算法研究

作　者: 赵新才
导　师: 吴云峰
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 信号处理小波变换位移干涉仪瞬时频率速度
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 54次
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内容摘要

全光纤位移干涉仪是近几年以来发展起来的一种新型的用来在冲击波和爆轰波物理实验中测量物体瞬时速度的测量系统,是以光纤为框架、非接触测量任意反射面速度的干涉仪。具有非接触测量、测速精度高的特点,并且由于其结构紧凑、体积小巧、调试方便、抗干扰能力强等优点,成为目前在爆轰测速领域中的主要测试技术,在测速领域有极其重要的应用价值。本文对全光纤位移干涉仪测速系统的工作原理、系统性能等进行了研究;重点探讨了系统的数据处理算法,其中包括最优小波基的选取、连续小波变换的快速算法、小波脊的提取等;并搭建了几种不同的实验装置进行了高速爆轰实验,同时基于VC++完成了软件的编程工作和方便友好的操作界面。主要的研究成果有:1.回顾了激光干涉测速技术的发展历程,介绍了全光纤位移干涉仪的国内外研究现状以及AFDISAR系统的数据处理;2.结合激光多普勒原理和光学混频原理研究了系统的基本理论,对AFDISAR系统的主要组件进行了选型研究,并详细分析了系统的性能指标;3.分析了信号的时频分析基础,在此基础上提出了自适应算法的流程,重点研究了连续小波变换中最优小波基的选取、快速算法以及小波脊的提取,并采用仿真信号验证了小波算法的可行性;4.采用AFDISAR系统进行了经典的自由落体测速实验,充分验证了算法的精确度,进行了多次高速爆轰实验,取得了较好的效果,并基于VC++完成了软件的编程工作,实现了方便友好的操作界面。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 激光干涉测速技术的发展  10-16
    1.2.1 早期的激光干涉测速系统  10-11
    1.2.2 全光纤干涉测速系统  11-15
    1.2.3 AFDISAR 系统的发展现状  15-16
  1.3 AFDISAR 系统的数据处理  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17
  1.5 本文的创新之处  17-19
第二章 AFDISAR 系统的工作原理与性能分析  19-30
  2.1 AFDISAR 系统的工作原理  19-22
    2.1.1 激光多普勒效应和光学混频原理  19-21
    2.1.2 速度公式的推导  21-22
  2.2 AFDISAR 测速仪设计技术  22-26
  2.3 AFDISAR 系统性能分析  26-30
第三章 AFDISAR 系统信号处理算法研究  30-53
  3.1 非平稳信号瞬时频率的提取  30-34
    3.1.1 信号的瞬时频率  30-31
    3.1.2 几类提取信号瞬时频率的方法  31
    3.1.3 测不准原理  31-32
    3.1.4 时频分析法获取信号瞬时频率  32-34
  3.2 自适应算法的流程  34-37
  3.3 小波变换用于信号时频分析  37-51
    3.3.1 小波理论  37-38
    3.3.2 一维连续小波变换  38-40
    3.3.3 几种著名的小波函数  40
    3.3.4 最优小波基的选取研究及优化  40-46
    3.3.5 连续小波变换的快速算法研究  46-49
    3.3.6 小波变换中小波脊的提取研究  49-51
  3.4 计算机仿真实验  51-53
第四章全光纤位移干涉测速实验研究  53-70
  4.1 自由落体运动测速实验  53-57
  4.2 全光纤位移干涉仪在爆轰实验中的应用  57-62
    4.2.1 空气隙加载爆轰实验  57-58
    4.2.2 有机玻璃加载实验  58-60
    4.2.3 接触爆轰实验  60-62
  4.3 软件系统架构与友好用户软件界面  62-70
    4.3.1 软件系统架构和开发环境  62-63
    4.3.2 软件界面介绍及使用  63-70
第五章全文总结与展望  70-72
  5.1 全文总结  70-71
  5.2 研究展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-78
攻硕期间取得的研究成果  78-79

激光干涉测速系统中的小波算法研究

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