一种步进式比相方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种步进式比相方法、装置、设备及存储介质，方法包括获取干涉仪系统的测量道信号和参考道信号；对参考道信号进行预设幅度的延迟，得到第二参考信号；分别将测量道信号与参考道信号、测量道信号与第二参考信号进行相关运算，并进行滤波处理得到两相关信号；将两相关信号逐点相除并做反正切计算得到相位曲线，去除基线后即可解算出密度相位。本发明专利技术可快速比较干涉仪测量信号和参考信号的相位差，从而解算出干涉仪所测量的的相位曲线，解算速度快，相位计算精确，抗干扰能力强。抗干扰能力强。抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
一种步进式比相方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于等离子体电子密度参数测量
，具体涉及一种步进式比相方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在磁约束核聚变等离子体研究中，电子密度作为重要的等离子体参数，不仅能反映等离子体的约束和输运状况，还关系到装置的密度反馈控制。目前，有多种诊断技术可以测量等离子体电子密度参数，包括激光和微波干涉仪，汤姆逊散射等。大部分微波/激光干涉仪和部分偏振仪通常使用迈克尔逊或马赫贞德式光路结构，通过调频式调制解调方法，将测量道和参考道信号调制为呈调制频率的正弦波，并将所测量的信息转化为这两个信号间的相位差。
[0003]为提取该相位差，计算出所求的测量数据，传统的相位比较方法是快速傅里叶比相。这种方法首先将测量道和参考道同时做傅里叶变换得到两个频域信号，然后将这两个频域信号后半区域全部置零，随后做傅里叶反变换得到两个复信号。这两个复信号的辐角之差即是所求相位差曲线。
[0004]为了适应未来高密度聚变装置的需求，激光干涉仪正朝波长更短的方向发展。色散干涉仪是一种测量范围大、可靠性高的新型干涉仪。这种干涉仪采用外差式调频式调制时，因为调制元器件的性能限制，调制频率通常会高达40MHz以上，相应的采样率也会更高，数据系统需要处理的数据量会非常大，而采用传统的相位比较方法进行数据处理耗时会达到数分钟，为此亟需开发一种速度更快的数据处理方法。

技术实现思路

[0005]为了适应高测量范围、高可靠性要求的新型干涉仪对数据处理数据的需求，本专利技术提供了一种步进式比相方法，本专利技术能够快速准确解算出干涉仪所测量的相位曲线，抗干扰能力强。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种步进式比相方法，包括：
[0008]获取干涉仪系统的测量道信号和参考道信号；
[0009]对参考道信号进行预设幅度的延迟，得到第二参考信号；
[0010]分别将测量道信号与参考道信号、测量道信号与第二参考信号进行相关运算，并进行滤波处理得到两相关信号；
[0011]将两相关信号逐点相除并做反正切计算得到相位曲线，去除基线后即可解算出密度相位。
[0012]优选的，本专利技术的在获取干涉仪系统的测量道信号和参考道信号步骤之后还包括：
[0013]对获取的测量道信号和参考道信号进行滤波处理，具体采用带通滤波器以滤除噪
声信号，所述带通滤波器的通带中心频率为调制频率。
[0014]优选的，本专利技术的分别将测量道信号与参考道信号、测量道信号与第二参考信号进行相关运算，具体为：
[0015]将测量道信号与参考道信号进行逐点相乘得到第一相关信号；
[0016]将测量道信号与第二参考信号进行逐点相乘得到第二相关信号。
[0017]优选的，本专利技术的进行滤波处理得到两相关信号，具体为：
[0018]通过数字滤波或平滑处理滤除逐点相乘后的第一相关信号和第二相关信号中角频率高于调制频率的成分，即可得到两相关信号。
[0019]优选的，本专利技术的平滑处理具体采用n点平滑处理，n取一个调制周期的采样点数量。
[0020]优选的，本专利技术的将两相关信号逐点相除并做反正切计算得到相位曲线，具体为：
[0021]将两相关信号逐点相除并进行反正切运算，得到原始相位曲线；
[0022]根据测量道信号与参考道信号的相关信号，所述原始相位曲线进行象限修正；
[0023]对经象限修正后的曲线进行条纹修正，即可得到完整的相位曲线。
[0024]优选的，本专利技术的象限修正具体为将提取的相位差取值范围从(
‑
π/2，+π/2)扩充到(
‑
3π/2，+π/2)，即一整个条纹的区间内。
[0025]第二方面，本专利技术提出了一种步进式比相装置，包括：
[0026]信号获取模块，用于获取干涉仪系统的测量道信号和参考道信号；
[0027]延迟模块，用于对所述参考道信号进行预设幅度的延迟，得到第二参考信号；
[0028]相关运算模块，分别将测量道信号与参考道信号、测量道信号与第二参考信号进行相关运算，并进行滤波处理得到两相关信号；
[0029]解算模块，用于将两相关信号逐点相除并做反正切计算得到相位曲线，去除基线后即可解算出密度相位。
[0030]第三方面，本专利技术提出了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术所述方法的步骤。
[0031]第四方面，本专利技术提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术所述方法的步骤。
[0032]本专利技术具有如下的优点和有益效果：
[0033]1、本专利技术可快速比较干涉仪测量信号和参考信号的相位差，从而解算出干涉仪所测量的的相位曲线，解算速度快，相位计算精确，抗干扰能力强。
[0034]2、本专利技术适用于各种调频调制的外差式激光干涉仪，尤其适用于高密度等离子体装置的外差式色散干涉仪。本专利技术已在软件模拟实验和中国环流器2号A(HL
‑
2A)托卡马克装置甲酸激光(HCOOH，波长为432.5μm)偏振/干涉仪上实现。
附图说明
[0035]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0036]图1为本专利技术实施例的比相方法流程示意图。
[0037]图2为本专利技术实施例的电子设备结构示意图。
[0038]图3为本专利技术实施例的比相装置原理框图。
[0039]图4为采用本专利技术测量线性变化的密度时各信号变化状况。
[0040]图5为采用本专利技术在极低性噪比下的相位测量模拟实验结果。
[0041]图6为采用本专利技术和传统的快速傅里叶比相的相位测量模拟实验对比结果。
[0042]图7为采用本专利技术和传统的快速傅里叶比相在HL
‑
2A托卡马克装置第35188号放电实验中，对甲酸激光干涉仪测量数据的相位提取对比结果。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0044]实施例1
[0045]传统的快速傅里叶比相技术，处理速度无法满足更高性能的激光干涉仪的需求，基于此，本实施例提出了一种步进式比相方法，该方法能够快速进行正弦信号的相位比较，适用于各种跳频调制的外差式激光干涉仪，尤其适用于高密度等离子体装置的外差式色散干涉仪。
[0046]具体如图1所示，本实施例的步进式比相方法具体包括：
[0047]步骤S1，获取干涉仪系统的测量道信号S和参考道信号R。
[0048]本实施例中，在干涉仪系统中，探测器测量得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种步进式比相方法，其特征在于，包括：获取干涉仪系统的测量道信号和参考道信号；对参考道信号进行预设幅度的延迟，得到第二参考信号；分别将测量道信号与参考道信号、测量道信号与第二参考信号进行相关运算，并进行滤波处理得到两相关信号；将两相关信号逐点相除并做反正切计算得到相位曲线，去除基线后即可解算出密度相位。2.根据权利要求1所述的一种步进式比相方法，其特征在于，在获取干涉仪系统的测量道信号和参考道信号步骤之后还包括：对获取的测量道信号和参考道信号进行滤波处理，具体采用带通滤波器以滤除噪声信号，所述带通滤波器的通带中心频率为调制频率。3.根据权利要求1所述的一种步进式比相方法，其特征在于，分别将测量道信号与参考道信号、测量道信号与第二参考信号进行相关运算，具体为：将测量道信号与参考道信号进行逐点相乘得到第一相关信号；将测量道信号与第二参考信号进行逐点相乘得到第二相关信号。4.根据权利要求3所述的一种步进式比相方法，其特征在于，进行滤波处理得到两相关信号，具体为：通过数字滤波或平滑处理滤除逐点相乘后的第一相关信号和第二相关信号中角频率高于调制频率的成分，即可得到两相关信号。5.根据权利要求4所述的一种步进式比相方法，其特征在于，所述平滑处理具体采用n点平滑处理，n取一个调制周期的采样点数量。6.根据权利要求1所述的一种步进式比相方法，其特征在于，将两相关信号逐点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩西，李永高，李远，王再宏，易江，文若楠，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：