[发明专利]一种激光多普勒测速仪数据反演方法

说明书

本发明提出一种激光多普勒测速仪数据反演方法，解决了激光多普勒测速仪数据处理时存在的时间分辨率固定，速度测量精度较低的问题。该方法包括以下步骤：1)参数设置；2)获取数据；3)计算带通滤波器的参数；4)数据处理；5)获取标记位；6)判断标记位Flag1的状态；7)计算N1；8)判断m与N1的大小关系；9)对数据进行截取；10)获取f_max；11)将结果放入数组f_max1(m)中；12)判断标记位Flag2的状态；13)计算剩余数据所需的窗口滑动次数N2；14)判断计数位n与N2的关系；15)获取f_max；16)将输出结果放入数组f_max2(n)中；17)数据整合；18)计算运动速度。

技术领域

本发明涉及激光多普勒速度和加速度测量领域，具体涉及一种激光多普勒测速仪数据反演方法。

背景技术

激光多普勒测速技术是一种基于光学多普勒效应的高精度非接触式速度测量技术，被广泛应用在各个领域。典型的激光多普勒测速仪的结构如图1所示，激光器出射的激光经过前置透镜L₁后由分束器分为两路，一路反射光射向物体，一路透射光射向反射镜M₁表面。被测物表面的散射光与经M₁表面反射回来的两路光由M₂反射并由准直镜L₂准直，被探测器接收，由于被测物处于运动状态，经被测物散射回来的光的频率发生了变化，与另一束光在探测器表面形成拍频。

若定义由M₁反射回来的光为参考光，其频率为激光器的输出频率ω₁，定义由被测物表面散射回来的光为信号光，由于多普勒效应，信号光的频率变为ω₂＝ω₁+2u/λ，其中u为被测物运动的速度，λ为输出光的波长，则两束光的光强可以表示为：

其中，E₁表示参考光的振幅，t表示时间，表示参考光的相位，E₂表示信号光的振幅，表示信号光的相位；

根据光的干涉公式，这两束光的干涉光强可以表示为：

由于光电二极管的平方律效应，只有频率为ω₁-ω₂＝2u/λ的项能被光电二极管所接收，当激光器的输出频率一定时，干涉条纹的频率仅与物体运动的速度有关，因此通过数字信号采集系统将光电二极管所接收到的干涉信号进行采集，通过数据处理系统计算得出干涉信号的多普勒频率差，则被测物的运动速度为：

目前，激光多普勒测速仪的数据处理只采用一种步长进行数据处理，针对变加速、匀速和匀加速的复杂运动状态测量时，处理数据的时间分辨率是固定的，不可变化，因此对速度突变时刻的速度测量精度较低。

发明内容

为解决激光多普勒测速仪数据处理时存在的时间分辨率固定，对速度突变时刻的速度测量精度较低的问题，本发明提出一种激光多普勒测速仪数据反演方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种激光多普勒测速仪数据反演方法，包括以下步骤：

1)参数设置；

设置激光多普勒测速仪在被测物匀加速或匀速运动时，进行速度计算时的时间分辨率ΔT₁；

设置激光多普勒测速仪在被测物变加速运动时，进行速度计算时的时间分辨率ΔT₂；

设置被测物的运动速度范围，即被测物的最大速度v_max和最小速度v_min；