[发明专利]正弦相位调制激光干涉信号的正交信号获取方法

说明书

本发明公开了正弦相位调制激光干涉信号的正交信号获取方法。先将正弦相位调制激光干涉信号波形做归一化处理；基于逐点变换的方式利用波形变换规律和三角变换处理，把归一化的正弦相位调制激光干涉信号波形变换为初步变换波形；利用总结的波形变换规律，把初步变换波形转变为正交信号波形。不仅软件算法简单，而且在应用过程中，对硬件的要求极低，可极大的降低系统成本。

技术领域

本发明涉及光干涉信号处理领域，具体涉及一种正弦相位调制激光干涉信号的正交信号获取方法。

背景技术

正交解调技术是一种用于激光干涉仪解调的重要技术。如何获取激光干涉信号的正交信号，是该解调技术需要解决的核心问题。由于三角函数的周期性，当干涉信号的相位变化幅度大于2π时，利用对余(正)弦信号求反三角函数，然后求其正交信号的方法不再可行。利用希尔伯特变换，可以实现余(正)弦信号的正交信号的获取，但是获取的正交信号在干涉信号的拐点处会产生较大的变形，该技术在应用时需要添加其它相应的辅助器件；利用相位生成载波技术，也可以获得两路正交信号，但是该技术需要高频载波，在相位变化较大时，对载波提出了非常高的要求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种正弦相位调制激光干涉信号的正交信号的获取方法。本发明通过总结信号特征与变化规律，提出对干涉信号的数字信号波形，利用逐点变换的方法获取干涉信号的正交信号。不仅软件算法简单，而且在应用过程中，对硬件的要求极低，可极大的降低系统成本。

本发明采用如下技术方案：

正弦相位调制激光干涉信号的正交信号获取方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：将正弦相位调制激光干涉信号波形做归一化处理；

步骤2：基于逐点变换的方式利用波形变换规律和三角变换处理，把归一化的正弦相位调制激光干涉信号波形变换为初步变换波形；

步骤3：利用总结的波形变换规律，把初步变换波形转变为正交信号波形。

所述步骤2中，波形变换规律包括：

(1)当曲线的斜率小于零时，归一化正弦相位调制激光干涉信号波形的反余弦取值在[0～π]范围内，计算相应的正弦值，在[0～1]范围内；

(2)当曲线的斜率大于零时，归一化正弦相位调制激光干涉信号波形的反余弦取值在[π～0]范围内，对此范围取负值，使其处于区间[-π～0]内，计算相应的正弦值在[0～-1]范围内。

所述初步变换波形存在信号非连续变化的间断点，所述间断点是示归一化正弦相位调制激光干涉信号波形的拐点。

所述步骤3中，所述总结的波形变换规律为将初步变换波形中第奇数与第偶数个间断点之间的所有点都乘以-1，而把第偶数与第奇数个间断点之间的所有点都乘以1，把初步变换波形转变为正交信号波形。

所述步骤3中，所述总结的波形变换规律为将初步变换波形中第奇数与第偶数个间断点之间的所有点都乘以1，而把第偶数与第奇数个间断点之间的所有点都乘以-1，把初步变换波形转变为正交信号波形。

所述步骤1中，所述正弦相位调制激光干涉信号的相位可以表示为其中ω、t、分别表示相位调制的振幅、角频率、时间、初相位，则正弦相位调制激光干涉信号波形的归一化信号波形表示为cos(ψ(t))。

所述步骤2中，所述波形变换规律包括：

(1)当公式cos(ψ(t))的导数小于零时，也就是曲线的斜率小于零时，cos(ψ(t))的反余弦取值在[0～π]范围内，计算相应的正弦值，得到的正弦值在[0～1]范围内；