【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学测量，具体涉及一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法。
技术介绍
1、随着风机技术的进步及能效要求的提高，长叶片、高塔筒成为风电机组发展的方向。在风机工作过程中，叶片的振动位移反映其健康状态，同时净空距离的实时监测可有效防止叶片与风机机身发生碰撞。因此，精确测量风机叶片的振动位移与距离对于风机的健康运转有重要意义。风机机位点地理环境复杂、风况复杂或因寒流、台风等复杂气象条件以及叶片表面反射情况的变化，会直接影响激光自混合干涉系统中系统参数光反馈强度因子(c值)，导致无法准确测量风机发电时叶片的振动位移及与塔筒的绝对距离。
2、在激光自混合干涉系统中，光反馈强度因子(c值)是一个非常重要的参数，在不同程度上影响着激光的强度噪声、线宽展宽和激光线宽，尤其是在自混合干涉系统的信号位移重构中起着非常重要的作用。
3、在利用激光自混合干涉原理进行测量时，由于一些目标物体的表面粗糙，探测过程激光聚焦点会发生变化，以及受到测量环境波动的影响，导致光反馈强度因子(c值)发生变化，且难以准确计算。在高精度位移重构算法中，需要用到无光反馈干涉相位，而该值受到光反馈强度因子(c值)影响，这将会导致测量精度的降低。
4、对于不同的反馈水平，也就是不同的自混合波形需要不同的信号处理方法来获得目标的位移信息。但是实际测量过程中对光反馈强度因子(c值)的测量非常耗时，且难以对每个时刻的自混合信号的光反馈强度因子(c值)进行计算。同时，测量过程中保持光反馈强度不变是十分困难的。需要对光反馈强度进
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，该方法解决了受光反馈强度因子影响所导致的精度降低的问题，可降低光反馈强度对自混合干涉信号的影响，通过频域处理信号，增强自混合干涉仪的测量稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，包括以下步骤：
4、s1、对自混合干涉信号利用短时傅里叶变换，得到二维的信号时频谱的数值矩阵；
5、s2、对数值矩阵进行求模值运算，并对模值归一化获取归一化矩阵；
6、s3、将归一化矩阵进行多次乘方运算得到权重矩阵，将权重矩阵作为各个时频点之间的权重；
7、s4、将权重矩阵与信号时频谱的数值矩阵相乘，用于保留信号各时刻的主频部分，抑制光反馈强度因子引入的谐波成分；
8、s5、对权重矩阵与数值矩阵相乘后得到的矩阵利用短时傅里叶逆变换，得到时域信号，实现代数上控制自混合干涉信号的光反馈强度。
9、优选地，步骤s1的具体过程为：
10、s11、自混合干涉系统中光反馈干涉相位和无光反馈干涉相位，即物体运动产生的光相位变化满足相位方程：
11、φf＝φ0-c·sin(φf+arctanα) (1)
12、信号功率方程：
13、p(t)＝cos(φf) (2)
14、其中，φf为光反馈干涉信号相位；φ0为无光反馈相位；c为光反馈强度因子；α为激光器线宽展宽因子，α为常数；p(t)为自混合干涉信号；
15、s12、使用无光反馈相位基于光相位进行位移重构：
16、l＝λ*φ0/(4*π)(3)
17、其中，l为外部目标位移，λ为激光波长，φ0为无光反馈相位；通过将光反馈强度因子抑制到趋于0的方法来消除公式(1)中后一项的影响；
18、s13、结合公式(1)，归一化后的smi时域信号表达为：p(t)＝cos(φ0-c·sin(φf+arctanα))，对其进行贝塞尔级数展开，并求短时傅里叶变换，得到smi信号的贝塞尔频谱展开式为：
19、
20、其中，j0(c)为0阶一类贝塞尔函数，j2n(c)为偶次阶一类贝塞尔函数，j2n+1(c)为奇次阶一类贝塞尔函数，c为光反馈强度因子，n为非负整数，δ()表示单位冲击函数，f为信号频率，f0为基波频率；
21、s14、利用三角函数贝塞尔频谱展开式，得到各个频率成分，以及将偶次和奇次阶的一类贝塞尔函数化成数值矩阵a。
22、优选地，步骤s2的具体过程为：将偶次和奇次阶的一类贝塞尔函数得到的数值矩阵a求模值，得到矩阵b，归一化处理后，得到归一化矩阵m，其中，归一化矩阵m作为各个时频点之间的权重。
23、采用上述技术方案后，本专利技术具有如下有益效果：
24、1、本专利技术解决了受光反馈强度因子影响所导致的精度降低的问题，可降低光反馈强度对自混合干涉信号的影响，通过频域处理信号，增强自混合干涉仪的测量稳定性。
25、2、本专利技术控制自混合干涉信号的c值在一个极低水平，在不进行c值计算的情况下，极大抑制基于相位解包裹方法中c值引入的位移重构误差。
26、3、本专利技术将光反馈强度因子从代数上降至近似零，自混合干涉信号条纹倾斜程度发生变化，条纹倾斜程度消失，得到的是平稳且噪声较小的自混合干涉信号，解决了自混合干涉信号光反馈强度因子随时间波动且难以计算的问题，会更加方便后续的信号处理，提高测量的精度。
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1.一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，其特征在于，步骤S1的具体过程为：
3.如权利要求2所述的一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：将偶次和奇次阶的一类贝塞尔函数得到的数值矩阵A求模值，得到矩阵B，归一化处理后，得到归一化矩阵M，其中，归一化矩阵M作为各个时频点之间的权重。
【技术特征摘要】
1.一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于时频谱处理激光自混合干涉光反馈强度控制方法，其特征在于，步骤s1的具体过程为：
3.如权利要求2...
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