[发明专利]一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法

权利要求书

1.一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

S1：利用高分辨率示波器同步采集原始FM信号与模拟混频器及低通滤波器调制的FM信号，通过相位展开正弦逼近法实现模拟混频器与低通滤波器的时间延时测量；

S2：基于相位展开正弦逼近法与模拟混频器及低通滤波器的时间延时测量结果实现数据采集卡的时间延时测量；

S3：基于相位展开正弦逼近法实现已采集外差式激光多普勒信号的解调，获得被测振动信号的初相，基于正弦逼近法拟合被校振动传感器及测量仪的输出信号，得到输出信号的初相；

S4：最后依据数据采集卡的时间延时测量结果修正振动信号的初相，确定被校振动传感器及测量仪的灵敏度相位。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法，其特征在于：高分辨率示波器与相位展开正弦逼近法用于确定模拟混频器与低通滤波器对FM信号的时间延时，具体包括：

(1)高分辨率示波器同步采集；

使用函数信号发生器产生与实际外差式激光多普勒信号具有相同载波频率与频偏的FM信号，高分辨率示波器同步采集第一路高载波频率FM信号与第二路由模拟混频器与低通滤波器调制的低载波频率FM信号；

(2)确定模拟混频器与低通滤波器的时间延时；

对于高分辨率示波器采集的两路FM信号如下：

其中，u_s(t)与u_mlp(t)分别为高分辨率示波器采集的第一路原始FM信号与第二路调制后的FM信号，与分别为第一路FM信号与第二路FM信号的相位信息；基于相位展开获取第一路FM信号和第二路FM信号的相位信息与最后使用正弦逼近法拟合对相位信息进行如下拟合：

式(2)中，ω为调制信号角频率；A₁与B₁分别为第一路调制信号的余弦分量与正弦分量，A₂与B₂分别为第二路调制信号的余弦分量与正弦分量；C₁、C₂分别为第一路信号的载波频率偏移系数和第二路信号的载波频率偏移系数；D₁、D₂分别为第一路信号的直流偏移和第二路信号的直流偏移；

两路FM信号的调制信号初相分别为arctan(B₁/A₁)与arctan(B₂/A₂)，模拟混频器与低通滤波器的时间延时计算如下：

t_mlp＝(arctan(B₂/A₂)-arctan(B₁/A₁))/(2πf_m) (3)

其中，t_mlp为模拟混频器与低通滤波器的时间延时，f_m为调制信号频率。

3.根据权利要求1所述的一种高精度的外差式激光振动校准灵敏度相位测量方法，其特征在于：模拟混频器与低通滤波器的时间延时测量，数据采集卡同步采集原始FM信号与经模拟混频器及低通滤波器调制的FM信号，基于相位展开正弦逼近法实现数据采集卡的两路FM信号的调制频率初相测量，依据模拟混频器与低通滤波器的时间延时测量结果修正经模拟混频器与低通滤波器的调制信号初相，数据采集卡的时间延时计算如下：

其中，t_DAQ为数据采集卡的时间延时，为经模拟混频器与低通滤波器调制后FM信号的调制信号修正后初相，为数据采集卡直接采集FM信号的调制信号初相，f_m为调制信号频率。