[发明专利]一种基于牛顿插值的数字阵时域准同步校准方法

权利要求书

1.一种基于牛顿插值的数字阵时域准同步校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过函数信号发生器对单频信号进行采样，同时模拟水声换能器采集水中的声信号，设置输出阻抗；

步骤S2：所述函数信号发生器连接BNC三通接头，BNC母头转跳线连接前置放大滤波模块A和前置放大滤波模块B，设置采样信号的频率，用示波器测试相应频率下通道A与通道B的相对相移，记为其中k为信号频率；

步骤S3：移除示波器，设置采样信号的频率分别为步骤S2所述的频率；数据采集板A对前置放大滤波模块A的输出信号进行数字化采集，输出并行数据源；数据采集板B对前置放大滤波模块B的输出信号进行数字化采集，输出并行数据源；

步骤S4：将上述步骤S3中的并行数据源存入FPGA的FIFO，所述并行数据源依次上传至数据汇总模块，数据采集板A的数据经过通道A上传至数据采集板B中的数据处理单元，利用接收的数据对数据采集板B所采集的数据进行数据重构，即依据数据采集板A所选取的固定时间序列对数据采集板B的数据进行四阶牛顿插值，得到时间同步的采样数据；

步骤S5：计算插值点位置，设T为采样序列的时间间隔；T_d为数据采集板A与数据采集板B的时间延迟；t为采集数据传输至前级数据的时间间隔；N为数据采集板B的FIFO中储存AD数据的个数，则插值点的计算公式如下：

X＝min{t+k*T-T_d}(X＞0,k≤N-1)；

步骤S6：根据等间距四阶牛顿插值公式，计算插值点数据，其中n等于4，计算公式如下：

其余项为：

其中，X为插值点，f(X₀)为数据采集板B所采集的数据；X＝X₀+th,0≤t≤1,h为时间间距；Δⁿf₀＝f[X₀,X₁,X₂,…,X_n]*n！hⁿ，f[X₀,X₁,X₂,…,X_n]为n阶差商；

利用步骤S5中计算的插值点，以及上述的等间距四阶牛顿插值公式计算出经过牛顿插值后的采样数据作为数据采集板B的输出信号；

步骤S7：将数据采集板A的数据以及插值后的数据采集板B的采样数据上传至上位机PC中，计算出通道A样本数据与通道B样本数据的相对相移，记为并储存两个样本在不同频率下的幅度传输相移θ^k为：

2.根据权利要求1所述的基于牛顿插值的数字阵时域准同步校准方法，其特征在于，所述方法还包括多次更换通道A与通道B的前置放大模块并重复步骤S1-S7的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的基于牛顿插值的数字阵时域准同步校准方法，其特征在于，所述方法还包括在不同频率下，取多次实验数据的最大相移值，对结果进行分析并得出相应实验结论的步骤。

4.根据权利要求1所述的基于牛顿插值的数字阵时域准同步校准方法，其特征在于，所述步骤S2中设置采样信号的频率分别为50Hz、100Hz、300Hz、500Hz、1KHz、3KHz、5KHz、10KHz。

5.根据权利要求1所述的基于牛顿插值的数字阵时域准同步校准方法，其特征在于，所述数据采集板A通过100m的电缆线连接所述数据采集板B。