【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光自混合干涉的振动测量技术，具体为一种基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法。
技术介绍
1、激光的自混合干涉(smi)是指激光束照射到待测物体上，并经过待测物的调制，一部分调制后的激光会反射回激光器谐振腔，在谐振腔内与出射光相互叠加，发生干涉。如果反射信号被物体振动调制，那么就可以根据激光波长和激光出射功率方程等信息对干涉信号进行解算，获得振动波形。相对于传统的振动测量方式而言，激光自混合干涉振动测量技术具有光路和结构简单、集成度高、非接触和无扰动等优点，因此在故障检测、工业振动测量、脉搏呼吸测量和激光监听等领域得到广泛应用。
2、然而，在复杂的实际工作环境中，噪声会随着外部环境的干扰和待测物体振动波形的变化等因素而发生改变，传统的滤波方式的参数设置很难针对性的根据干涉信号的变化实时地进行准确调整，鲁棒性相对较差。
3、yanguangyu等人采用中值滤波和kaiser滤波。中值滤波器大大降低了脉冲噪声，但仍旧无法完全消除，kaiser滤波器有效地去除了噪声，但增加了信号的峰值，使smi信号失真。y.sun等人采用小波滤波的方式对于半导体激光自混合干涉信号进行处理，能够有效的滤除噪声信号，但是收到小波分解层数的选择问题，小波分解的层数需要随系统运行状态和噪声功率的变化而变化。baofeng zhang等人在适度反馈情况下，采用条纹计数法的方式恢复振动信号，求解速度快，但是没有考虑弱反馈的情况，分辨率只能达到半波长。
技术实现思路
1、本专利
2、实现本专利技术的技术解决方案为：一种基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，适用于弱反馈或适度反馈情况，具体步骤如下：
3、步骤1：利用半导体激光器对振动物体进行测量，采集经过振动运动调制的激光自混合干涉信号。
4、步骤2：构建自适应线谱增强模型：
5、自适应线谱增强模型包括自适应滤波器、延时器、输入端口、输出端口，输入端口连接延时器，自适应滤波器分别连接输入端口、延时器和输出端口。
6、步骤3、由于自适应线谱增强模型和激光自混合干涉信号具备时域相关性，将上述激光自混合干涉信号送进延时器进行延时处理，获取延时信号，将延时信号作为参考信号，激光自混合干涉信号作为原始信号，共同输入自适应滤波器，实现单通道滤波。
7、步骤4：在自适应滤波器中，利用时间窗提取参考信号，在rls自适应滤波算法基础上引入可变遗忘因子和动态变量，结合原始信号，依次计算自适应滤波器的输出和误差，结合上一时刻的时间窗依次更新自适应滤波器的特征参数，分离噪声和信号；直至原始信号收敛，得到滤波信号。
8、步骤5：通过相位展开算法对滤波信号进行解算，得到重构相位联合估计光反馈水平系数c、线宽展宽因数α和重构相位还原出振动信号d。
9、本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
10、(1)本专利技术充分利用激光自混合干涉信号的时域相关性，采用自适应线谱增强模型，将输入信号的延时信号作为参考信号，实现单通道自适应滤波，能够在复杂环境下提供更多的上下文信息，增强算法对于噪声和干扰的鲁棒性。、
11、(2)本专利技术相比传统算法采用额外信息或者算法获得期望输出信号作为参考信号的方式而言，减小了计算负担，还可以提升滤波器的预测能力，更准确的估计滤波器的系数，提高预测性能。
12、(3)本专利技术利用改进的递推最小二乘算法对自适应滤波器的权重因子进行迭代，能够更好的适应当前信号的特征，提高信号的准确性和滤波效果，平衡收敛速度和滤波效果，提升滤波算法的鲁棒性。
13、(4)本专利技术采用动态变量来平滑权重因子，以减轻系数快速变化带来的影响和不稳定性，更有效地降低信号中存在的噪声。
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1.一种基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，适用于弱反馈或适度反馈情况，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，步骤3中，由于自适应线谱增强模型和激光自混合干涉信号具备时域相关性，将上述激光自混合干涉信号送进延时器进行延时处理，获取延时信号，具体如下：
3.根据权利要求1所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，步骤4中，在自适应滤波器中，利用时间窗提取参考信号，在RLS自适应滤波算法基础上引入可变遗忘因子和动态变量，结合原始信号，依次计算自适应滤波器的输出和误差，结合上一时刻的时间窗依次更新自适应滤波器特征参数，分离噪声和信号；直至原始信号收敛，得到滤波信号，具体如下：
4.根据权利要求1所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，步骤5中，通过相位展开算法对滤波信号进行解算，得到重构相位联合估计光反馈水平系数C、线宽展宽因数α和重构相位还原出振动信号D，具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特
6.根据权利要求5所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，激光自混合干涉的相位方程具体为：
7.根据权利要求5所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，联合估计反馈水平C、线性展宽因子α和重构相位的优化函数具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，适用于弱反馈或适度反馈情况，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，步骤3中，由于自适应线谱增强模型和激光自混合干涉信号具备时域相关性，将上述激光自混合干涉信号送进延时器进行延时处理，获取延时信号，具体如下：
3.根据权利要求1所述的基于半导体激光自混合干涉的振动测量方法，其特征在于，步骤4中，在自适应滤波器中，利用时间窗提取参考信号，在rls自适应滤波算法基础上引入可变遗忘因子和动态变量，结合原始信号，依次计算自适应滤波器的输出和误差，结合上一时刻的时间窗依次更新自适应滤波器特征参数，分离噪声和信号；直至原...
【专利技术属性】
技术研发人员：何伟基，李涛，陈钱，张闻文，翟雨生，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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