基于光纤干涉原理的速度动态测试技术研究

admin · 发表于 2023-10-17 19:20:30

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运动物体状态参数（速度、加速度）的动态测试在工业自动化、军事及航空航天领域中应用广泛。准确、高精度的实现速度及速度变化历程的连续测量是保证系统高性能、正常工作的重要前提。本论文研究基于光纤多普勒干涉原理的速度动态测试技术，以实现物体运动过程中动态参数（速度、加速度）的非接触式连续测量。本论文的主要研究内容如下：1、分析了基于多普勒效应和光学混频的速度动态测试原理，推导出运动参数与光纤干涉信号间的数学模型。2、设计了速度动态测试实验系统，搭建了包括可产生0-30m/s速度信号的信号发生单元、基于光纤多普勒干涉的速度测量单元、基于PCI-1716L的数据采集单元的硬件系统；基于VC++和MATLAB混合编程的软件平台，实现对硬件系统的控制及数据采集、处理、存储和显示功能。3、用短时傅里叶变换方法进行运动参数估计，分析了窗函数的形状及长度对估计结果的影响，用窗长自适应变化（基于信息熵最小准则）的高斯函数作为STFT窗函数进行运动参数估计，实现了加速度相对误差小于±6%、速度相对误差小于±0.5%的动态估计结果。4、用信号参数模型估计方法进行运动参数估计，分析了AR模型参数求解算法及阶次选取对估计结果的影响；并与第三章算法结合提出了一种窗长、模型阶次自适应的参数模型时频分析估计算法，可实现高时频聚集度、加速度相对误差小于±1%、速度相对误差小于±0.2%的动态估计结果。5、对实验数据进行运动参数动态估计，验证本系统可实现短距离内0-30m/s快速变化的速度动态测量。

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