雷射都卜勒測速儀是根據光的都卜勒效應研製而成的一種速度測量儀器,具有非接觸性、測量精度高、可測體積小、測量量程大、響應速度快、可多維測量和可判別速度方向等優點,被廣泛地應用於科研教育領域和工業測量領域。但雷射都卜勒測速訊號具有訊雜比低、訊號微弱、訊號脫落、頻譜加寬且屬於高頻訊號等特點,因此如何從中快速、高效、準確地提取出有用的速度資訊是雷射都卜勒測速技術的核心問題。
本文首先介紹了課題的背景及意義、雷射都卜勒測速技術的發展和雷射都卜勒測速訊號處理研究現狀,後又介紹了雷射都卜勒測速原理,並在其原理的基礎上,選擇光外差檢測中的雙光束—雙散射後向接收模式光路作為本系統的光路布局,最後將所設計的系統分為三個部分依次進行選取和設計,並在實驗室成功搭建雷射都卜勒測速平台。目前,雷射都卜勒測速訊號的處理方法主要採用快速傅利葉變換(fast fourier transform,fft),但由於在進行快速傅利葉變換時丟掉了時間資訊,因此無法對某一時間段所對應的頻域資訊或某一頻段所對應的時間資訊進行分析;同時建立在快速傅利葉變換基礎上的濾波方法,在提高訊雜比和提高空間解析度兩項指標上存在矛盾;低通濾波固然能通過平滑抑制雜訊,但同時也會使訊號的邊沿變得模糊,不利於識別;高通濾波可以使邊沿更加陡峭,但雜訊會加強。
與此相比,小波變換在時域和頻域內都具有很強的表徵訊號區域性特性的能力,並且在濾波方面,基於小波變換的多解析度濾波技術具有明顯的優點,可以在保留時間資訊的同時有效的去除雜訊。運用小波分析對**訊號和實測都卜勒測速訊號進行處理,可將誤差控制在0.6%以下,通過對實驗資料進行分析和比較,證明了此方法是一種快速、準確的都卜勒測速訊號處理方法。
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