[发明专利]一种多频率分量的幅值提取方法及其系统

说明书

本发明公开了一种多频率分量的幅值提取方法及其系统，该方法能同时提取分析待测信号中的多个频率分量的幅值，同时提取两个不同频率fsubgt;0/subgt;和fsubgt;1/subgt;分量的幅值时：对采样后的待测信号进行快速傅里叶变换以获取信号频谱，通过频谱分离同步提取两个频率的局部频谱。对局部频谱进行快速傅立叶逆变换，得到频率fsubgt;0/subgt;对应的余弦序列Xsubgt;cos/subgt;(n)subgt;0/subgt;和正弦序列Xsubgt;sin/subgt;(n)subgt;0/subgt;以及频率fsubgt;1/subgt;对应的余弦序列Xsubgt;cos/subgt;(n)subgt;1/subgt;和正弦序列Xsubgt;sin/subgt;(n)subgt;1/subgt;。对余弦序列Xsubgt;cos/subgt;(n)subgt;0/subgt;的平方和正弦序列Xsubgt;sin/subgt;(n)subgt;0/subgt;的平方进行求和处理后再求开方，得到频率fsubgt;0/subgt;对应分量的幅值同理得到，频率fsubgt;1/subgt;对应分量的幅值本发明能够准确实时的提取待测信号中不同频率分量幅值，从而可以计算得到幅值的相关量信息。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体的说是一种多频率分量的幅值提取方法及其系统。

背景技术

电流密度分布是EAST装置实现长脉冲、高性能等离子体的关键分布参数之一。目前，电流密度分布测量的诊断为远红外激光偏振干涉仪(FIRPOINTsystem)和运动斯塔克效应(MSE)诊断。MSE诊断通过测量高速中性粒子在穿越强磁场时产生的Stark分裂谱的偏振方向，结合等离子体平衡反演获得可靠的电流密度分布，具有空间局域性较好、精度高、时间响应快等优点，在世界各大装置上获得了广泛的应用。

目前，EAST已建成了基于偏振测量的MSE诊断系统，该系统采用两块本振频率(42kHz、47kHz)略有差异的光弹调制器(PEM)相互偏置45°，再加一片偏置22.5°的检偏器组成测量光路。依据调制技术，偏振光经过相位周期变化的光弹调制器后，经检偏器与光电转化输出包含多组谐频信号的时变信号，偏振光的偏振方向可由二倍频信号(84kHz、94kHz)的幅值之比得到。

目前，应用于MSE诊断的PEM信号处理方案包含软件与硬件两种类型。软件方面，KSTAR装置的MSE诊断系统将PEM信号利用数据采集系统记录可利用基于FFT算法的数据分析程序对数据进行处理，但该方法计算量大，耗时长，多用于离线数据分析。硬件方面，EAST中的采用锁相放大器获得PEM信号谐波分量的幅值，具有延迟小，动态范围大的优点，。但一道锁相只能获取一个二倍频分量的幅值，一个观测道需配置两台锁相放大器，硬件投资较大，且不能直接输出偏振角度。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种多频率分量的幅值提取方法及其系统，准确实时的提取出PEM信号中两个光弹调制器的调制频率的二倍频分量幅值，直接计算出入射光的偏振角度，从而完成对MSE诊断的偏振检测。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种多频率分量的幅值提取方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：对待测信号采样得到采样信号x(n)，对采样信号x(n)进行N个点的快速傅里叶变换得到对应的频谱X(k)；

步骤2：利用式(1)在频谱X(k)上分别确定频率f₀对应的谱线x(k₀)所在的位置k₀和频率f₁对应的谱线x(k₁)所在的位置k₁：

式(1)中，f_s是对信号的采样频率；