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摘要:本发明公开了一种光纤F‑P传感器解调抗混叠测量方法、系统和设备,属于光纤传感器解调技术领域。针对现有光纤F‑P传感器解调系统由于带宽不足造成无法测量高频率信号所带来的频率混叠问题,本发明采用自适应采样技术和自适应模型参考控制,根据采集信号的频率信息,对系统采样率进行实时调整,以在关键区域实现更高的精度和分辨率,能够动态调整计算资源分配、提高整体采样率和信号重构的准确性,增强系统鲁棒性,有效应对挑战性的振动环境条件。相比传统方法,本发明不仅解决了带宽限制问题,还提高了测量精度、稳定性和鲁棒性,为极端环境下的F‑P传感器振动和压力测量提供了一种高效可靠的解决方案。
主权项:1.一种光纤F-P传感器解调抗混叠测量方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:根据上级解调系统输入的腔长信号,建立采样率误差模型;S2:基于采样率误差模型,确定采样率的自适应控制率,使信号发生混叠时能够对采样率进行自适应调节;S3:在步骤S2得到的采样率基础上,进一步的通过三角拟合函数插值方法实现等间隔采样;S4:根据步骤S3中确定的采样点进行采样,计算采样点的信号频率;步骤S1的具体操作包括以下步骤:S101:根据上级解调系统输入的腔长信号,确定采样后的信号模型 ;式中,n为采样点数,为上级解调系统输入的腔长信号,t表示采样时间,为采样率,单位为Hz,表示单位冲激函数;S102:根据传递方程计算在当前采样率下的信号相位;S103:根据参考模型对上一采样率状态下的相位进行计算;S104:根据相邻两个采样率对应的相位差,确定误差函数;S105:确定误差e的计算方法;步骤S102中,在当前采样率下的信号相位表示为 ;式中,表示信号的输出,表示信号的相位,为相位的一阶导,也即信号的频率;freq为频率的计算函数,表示反馈采样信号,为前向通道的控制系数,是受控制的;步骤S103中,上一采样率状态下的相位表示为: ;式中,为上一个采样率状态下的信号输出,表示上一采样率状态下的信号相位,表示上一采样率状态下的频率,上一采样率状态也即参考模型;步骤S104中误差函数表示为 ;式中,e表示误差,f表示当前采样率下的信号频率,也即;引入参数和对进行控制,从而改变采样率,表示采样率的调整方向,上调为正,下调为负,表示调整量,则 ;若e小于误差阈值,则采样率大于采集信号最高频率的两倍及以上,无需提高采样率;若e大于误差阈值,说明发生了混叠;步骤S2的具体操作包括以下步骤:S201:调整采样频率和初相位,则 ;其中为虚拟插值点,真实插值点为的下取整数;S202:确定自适应控制率;自适应控制率表示为 ;S203:用梯度下降的方法确定: ;其中,为迭代次数,为学习率,为折损函数,为梯度计算;步骤S3的具体操作包括以下步骤:S301:通过对三个点进行采样,得到三个点、和;插值得到: ;S302:确定的位置; 。
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百度查询: 西北工业大学 一种光纤F-P传感器解调抗混叠测量方法、系统和设备
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