改进的相关干涉仪测向处理方法

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干涉仪测向原理、方法与应用

干涉仪测向原理、方法与应用
干涉仪测向，是一种用于测量振动方向特性的特殊仪器，其原理是通过观察两个或更多具有不同振动方向的振动源之间的振动互相移动的情况，以便确定测量的振动方向的特性。

它是针对特定的测量对象，来测量特定频率的振动方向，可以更准确的说明物体的动态变化情况。

干涉仪的测量方法主要是双源测向（DirectionalMethod），假设有两源的振动，两个振动源的信号应该有差异，比如一个在水平面上振动，另一个在垂直面上振动，双源测向应用两个振动源监测方向特性，以振动信号来检测。

首先把这两个源靠近在一起，然后使用双源测向仪器从两个振动源采集数据，最后计算两个振动源之间的相位差来测量振动方向特性，也可以画出测量振动的方向图。

干涉仪测向可以应用于多个行业，是一种重要的检测测量仪器。

在机械行业，干涉仪测向可以用于检测轴承、齿轮和螺旋轮等零件的转动情况，确定振动方向，进而帮助判断发动机或液压系统等机械系统振动方向特性；在航空航天及防空防御行业，它用于测量发动机振动特性，以确定发动机性能指标的方向变化；在固体冲击行业，干涉仪测向可以用于测量核爆炸、战地炮弹爆炸产生的空气压力波振动方向特性，其结果反映了爆炸着陆的实际效果；在音乐音响领域，双源测向测量扩声器在特定空间中的声音方向特性；还有在电力行业，干涉仪测向用于检测电力变压器线圈变压情况，确定变压器是否存在振动，从而确保电力系统的安全。

干涉仪测向是一种能够测量振动方向特性的特殊仪器，可以根据双源测向方法来进行测量，它的原理主要是通过观察两个振动源之间的振动情况来判断振动方向特性，有着广泛的应用范围，对各行各业多个行业有重要意义与价值。

激光干涉仪精准校正方法改良方案_

激光干涉仪精准校正方法改良方案_激光干涉仪是一种常用于测量光的相位差和长度差的精密仪器。

它是基于光的干涉原理工作的，利用激光光束经过光学元件的分光、合光、反射和透射，产生干涉现象，并通过检测干涉图案来进行精确的测量。

然而，激光干涉仪在使用过程中可能会出现一些误差和不准确性，因此需要进行校正。

本文将提出一种改良方案，旨在提高激光干涉仪的精准校正方法。

首先，我们将重点关注光路的稳定性。

激光干涉仪的精确性受到光路的稳定性的极大影响，因此稳定的光路是实现精准校正的关键。

本改良方案建议使用高质量的光学元件，并对其进行定位和固定，以确保光学元件的位置稳定。

此外，使用高效的光束质量调整技术，如自适应光学系统，可以有效提高激光束的传输质量和稳定性。

其次，我们将改进干涉图案的检测和分析方法。

干涉图案是判断激光干涉仪是否精确校正的重要依据。

然而，对于复杂的干涉图案的分析和判断往往存在困难。

因此，在本改良方案中，我们建议利用计算机视觉和图像处理技术对干涉图案进行自动化分析和判断。

通过使用高分辨率的相机和图像处理算法，可以提高干涉图案的检测精度和分析准确性。

同时，我们将引入自适应控制系统来实现在线校正。

传统的激光干涉仪校正通常需要手动操作，这可能会引入误差和不确定性。

因此，本改良方案提议使用自适应控制系统来实现在线校正。

通过引入传感器和反馈控制技术，系统可以自动感知和调整光学元件的位置和参数，从而实现精确的校正。

这样可以大大减少人为因素对校正效果的影响，提高校正的精准性和稳定性。

此外，我们还将探索新的校正标准和方法。

传统的激光干涉仪校正通常采用干涉图案的空间频率参数作为校正的标准。

然而，这种标准可能不适用于所有应用场景。

因此，本改良方案建议根据具体应用需求，探索新的校正标准和方法。

例如，可以通过引入空间角频率、相位误差等参数来衡量和校正光路的精准性。

最后，本改良方案还提出将自动校正方法应用于激光干涉仪的生产制造过程。

传统的激光干涉仪校正通常在使用过程中进行，这可能会导致生产制造过程中的潜在问题被忽略。

大学物理创新实验迈克尔干涉仪测波长改进

大学物理创新实验迈克尔干涉仪测波长改进The pony was revised in January 2021迈克尔干涉仪测波长改进迈克尔干涉仪是利用分振幅法实现干涉的仪器，是测量微小长度的精密仪器，可用来测光波的波长，但通过同学们集体做过之后，每组同学的数据差别很大，误差也相当大，不同的仪器测出来的数据有较大差别，因此，这应该是跟仪器的误差还有处理数据的方式有关，下面我们提出改进方法：实验目的：1、了解麦克尔逊干涉仪的结构、原理及调节和使用方法2、观察薄膜的等倾和等厚干涉现象实验内容：应用麦克尔逊干涉仪测定单色光的波长实验仪器：麦克尔逊干涉仪，氯氖激光器实验原理：1.迈克尔逊干涉仪图1是迈克尔逊干涉仪的光路示意图G1和G2是两块平行放置的平行平面玻璃板，它们的折射率和厚度都完全相同。

G1的背面镀有半反射膜，称作分光板。

G2称作补偿板。

M1和M2是两块平面反射镜，它们装在与G1成45o角的彼此互相垂直的两臂上。

M2固定不动，M1可沿臂轴方向前后平移。

由扩展光源S发出的光束，经分光板分成两部分，它们分别近于垂直地入射在平面反射镜M1和M2上。

经M1反射的光回到分光板后一部分透过分光板沿E的方向传播，而经M2反射的光回到分光板后则是一部分被反射在E方向。

由于两者是相干的，在E处可观察到相干条纹。

光束自M1和M2上的反射相当于自距离为d的M1和M2ˊ上的反射，其中M2ˊ是平面镜M2为分光板所成的虚像。

因此，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉与厚度为d、没有多次反射的空气平行平面板所产生的干涉完全一样。

经M1反射的光三次穿过分光板，而经M2反射的光只通过分光板一次，补偿板就是为消除这种不对称性而设置的。

双光束在观察平面处的光程差由下式给定：Δ＝2dcosi式中：d是M1和M2ˊ之间的距离，i是光源S在M1上的入射角。

迈克尔逊干涉仪所产生的干涉条纹的特性与光源、照明方式以及M1和M2之间的相对位置有关。

2．等倾干涉如下图所示，当M2与M1严格垂直，即M2ˊ与M1严格平行时，所得干涉为等倾干涉。

迈克尔逊干涉仪实验的改进及常见问题解决

1为保证干涉图样的正确性和实验数据的准确性测量中必须保持眼睛位置与干涉环的位置相对固定记录100个以上连续变化的干涉环由于视场受外界干扰和学生对目测观测方法的不适应往是圆环的变化数还未记录完眼睛位置就发生了变化整个记录过程必须重新开始实验难度较大
大学生物理实验研究论文
迈克尔逊干涉仪实验的改进及常见问题解决
1.3
等厚干涉
当反射镜M1和M2ˊ不完全垂直，致使M1和M2ˊ成一小的交角时，这时将产生等厚干涉条纹。当光束入射角足够小时，可由下式求两相干光束的光程差：
2 2d cos 2d (1 2 sin 2 ) 2d (1 ) 2d d 2 2 2
（1）如果反射镜M2ˊ和M1的距离d很小，满足
1
图 4 改进后的实验装置示意图
（2）测定圆环变化数目时，用带叉丝的望远镜代替人眼直接观察。通过望远镜观察干涉圆环，视场更加清晰，减少了外界光源对视场的干扰。同时，以叉丝为参照物，对圆环中心次级的变化计数，计数过程更加准确，提高了读数精确度，减少了由于读数不精确带来的实验误差。
4.2 测量氦氖激光波长中的问题：干涉圆环的“陷入”与“冒出” 如图 1 所示，设 M1 和 M2′分别到 G1 中点距离为 d1 和 d2 ，d1 >d2 ，d=d1-d2 。干涉圆环有以下特点: ①圆心处干涉条纹的级次最高，级次 k 与 d 的关系为 2d=kλ。 ②d 增加时，圆心处干涉条纹级次越来越高， E 处可见到圆环一个一个从中心“冒出” ；反之，当 d 减小时圆环一个一个向中心“陷入” 。在实验时，常采用增大 d1 的方法使干涉圆环 “冒出” ，但经常出现 d1 增大而干涉圆环反而“陷入”的现象。其原因在于 d1 和 d2 的大小。通常教材上所示光路图(如图一所示)d1>d2。而实际操作中有时 d1<d2。增大 d1 时 d 反而减小，使干涉圆环“陷入”而减小 d1 ，d 反而增大，使干涉圆环“冒出” 。无论是“冒出”还是“陷入”都不会影响实验结果，解决办法是用测量手轮调节使 d1>d2 即可。

对相关干涉仪测向算法的改进

ｅｆｃｅｔｈｕｈｒｅｉｇｔｅｔｍｅｔｅｃｒｅａｉｇｉｔｒｅｏｔｒｎｅｓｉｉｅｔｎｆｎｉｇｄａｔａｌ．Ｕｓｎｆｉｎ，ｔｓｓｏｔｎｎｈｉｏｌｔｎｎｅｆｒｍｅｅｅｄｎｄｒｃｉｄｎｒｍａｉｌｙｉｈｏｉｃｉｇ
而已知线性相位多模圆阵测向系统可以实际信号通过系统测量可以得到一组相位差实现瞬时测向并且两者都使用圆阵天线因此将这一组测量相位差和系统原始相位样本进行相可以将两者结合使用以线性相位多模圆阵测向关处理计算出相关系数相关系数的最大值所系统的测向结果作为粗测引导在粗测引导的小对应的方位角就是实际信号的方位角
对性电子干扰和军事打击具有重要作用；在民用
领域，可在交通管制、生命救援、无线电频谱管
理等方面发挥重要作用。
１相关干涉仪测向算法
相关干涉仪与传统干涉仪相同，也是通过测
量入射信号的相位分布来测向的。但是，通过引
维普资讯
电子科技２００８年第２卷第３期１
对相关干涉仪测向算法的改进
董传刚，赵国庆
（西安电子科技大学电子对抗研究所，陕西西安摘要７０７）１０１
给出了一种相关干涉仪测向的改进算法。与在全方位范围内进行相关运算的常规相关干涉仪不同，
入相关处理，可以避免传统干涉仪测向中复杂的
解模糊问题，并可以弱化互耦、载体等对测向精
度的不利影响。
１１相关干涉仪的测向原理．

干涉仪测向解模糊方法

干涉仪测向解模糊方法
做干涉仪的测向解模糊，对测量学家来说是一项重要任务，可以为后续进行特定轨迹设计带来重要的数据支撑。

它涉及到相位计算、数字计算等操作，并且成果的数值比较大，要求行之有效的方式，使测量过程尽可能地快速准确。

因此，关于如何有效地解决干涉仪测向解模糊问题，已经引起了测量学家的极大关注。

1、三点法：即三部分方位角分别求取，相加即可得到总方位角。

三点法虽然在测量中非常常用，但仍有解模糊的问题。

2、最小二乘法：利用坐标系与其他应用求解函数的系数，改用于解干涉仪测向解模糊问题，被称为最小二乘法。

这种方法，更加准确，但计算时间较长，占用较多计算机处理能力。

3、模糊反解法：该法采用模糊计算，配合一些特定算法，可以在特定条件下反向解决问题，可以较快求得解模糊坐标φ。

二、改进法
1、模糊随机搜索法：即利用模糊计算的基本原理，将随机搜索和模糊计算结合起来，以搜索性质的方式，寻找可行的解决方案，进而求出φ的合理值。

2、理综合优化模糊解模糊法：即利用优化模糊算法，根据单位误差约束或最大化准则求取最优解，从而获取干涉仪测向解模糊坐标φ。

3、模糊神经网络法：采用模糊理论、搜索算法以及神经网络相结合，以实现参数优化，求取较为精确的解模糊坐标φ。

总之，干涉仪测向解模糊是一个重要的任务，得到解决需要考虑现有的多种方法。

上述三类解决方法都有其不同的优势。

在实际的测量中，以上的方法可以各自尝试，取最适合的一种，并进行更进一步的研究和应用。

改进的相关干涉仪测向处理方法

维普资讯
２００６年６月
西安电子科技大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩＩＮＵＮＩＤＡＶＥＲＳＩＴＹ
Ｊｎ２０ｕ．０６
Ｖｏ．３ＮＯ３１３．
第３３卷
第３期
５ｔｎｔｕｆＥ４ｈＩｓｉｅｏＴＣ，ｈｊｚｕｎ００８，ＣｉａｔＣＳｉａｈａｇ５０ｈｎ）ｉ１
ＡｂｔａｔＡｅｅｔｍａｏｔｏｓｒｃ：ｎｗｓｉｔｎｍｅｈｄ，ｃｌｄｔｅｉｒｖｄｃｒｅａｉｅｉｔｒｅｏｅｅ，ｉｉａｌｈｍｐｏｅｏｒｌｔｖｎｅｆｒｍｔｒＳｅｐｅｅｔｄｆｒｄｒｃｉｎｆｎｉｇＤＦ）ｒｓｎｅｏｉｅｔｉｄｎ（ｏ．Ｕｎｉｅｔｅｃｎｅｔｏａｏｒｌｔｅｉｔｒｅｏｔｒｌｈｏｖｎｉｎｌｒｅａｉｅｆｒｍｅｅ，ｋｃｖｎｗｈｃｓｓｐａｅｄｆｅｅｃｉｅｔｙ．ｉｆｒｔｍｐｏｓｔｉｏｏｅｒｃｆｎｔｏｓｏｈｉｈｕｅｈｓｉｒｎｅｄｒｃｌｆｔｉｓｌｅｌｙｒｎｍｔｉｕｃｉｎｆｔｅｙｇｍｅｓｒｄｐａｅｄｆｅｅｃｏｃｎｔｕｔｃｍｐｅｕｂｒｖｃｏｓａｄｆｓｔｅｔｈａｕｅｈｓｉｒｎｅｔｏｓｒｃｏｌｘｎｍｅｅｔｒ，ｎｉｈｍｏｔｅｆｔａｒｙｍａｉｌｒａｎｆｄｗｈｃｓａｃｎｉｕｍｆｒｓｏｓｅｔｒｆｔｅａｔｎａａｒｙＳｎｅｏｉｈｉｏｔｎｕｏｅｐｎｅｖｃｏｓｏｈｎｅｎｒａ．ｉｃ

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8! 数学模型
假设测向天线阵列由 2 个阵元组成 ! 布阵方式任意 ! 信号, " #从远场到达阵列 ! 如图 & 所示 * 3 第 4 个阵元的输出信号54 " #为 3 " # & 其中!! 分别定义为波达方向 " 为入射信号的方位角和俯仰角 ! 在: 与: ( / 平面上的投影与 : 轴的夹角% ( / 平面的夹角! 为第 4 个阵元的幅度响应 ! 为第 4 个阵元接收 !! # !! 74 " 4" "# "# 信号相对于坐标系原点 ( 的延迟时间! # !! "#6 4" " & 54 B 7 C 7 C 7 C = ? = ?"# =! =是电波传播速 !9; !9< 4B 4C "B "C 度! # 为第 4 个阵元上迭加的噪声 ! 当, " # 满足窄带条件时 ! & 3 3 4"
" # !
9! 改进的相关干涉仪测向处理技术
! " #! 问题的由来 !! 基于相位差拟合的常规相关干涉仪代价函数为 & & & ! & ! %% & * " ( + " # >" ( !! !! ! )% !# )’ !" !! !! !! "#6 ! )!" "# "# )!" "# 其中 % 使 &) ’ 表示两个向量 & ! ’ 的点积 ! ! 为观测相位差向量 ! !" !! !! "#为对应于 " "#方向的相位差向量 ! ? ?#即为所求 * >" !! !! "#达到最大值的 " " 假设信号由 " ! # 方向入射 ! 第 4 个阵元与参考阵元的相位差真值为%4 ! 观测相位差为& 由于噪声 % !" 4!
-பைடு நூலகம்
"4 " # $ #6 74 " " # " # # $! 5 3 2 V , 3 3 2!! \N 9& !! $ !! !! !4 6 &! R "# 4" 4" "# "# "4 " # $ 其中 $ # ! " # ! #分别为 54 " # ! " # ! #的解析形式 * 5 3 , 3 & 3 3 , 3 & 3 " 为信号频率 ! 4" 4" 将式 " #写成向量形式为 #6 "" " # # ! !" 3 # 3 3 9$" !! !! "#
! 陕西西安 !% & + 西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室 " & " " % &# 河北石家庄 !" $ ! + 中国电子科技集团公司第 # ( 研究所 " # " " , & 摘要 ! 提出一种改进的相关干涉仪测向处理方法 * 与直接使用相位差的常规相关干涉仪不同 ! 它首先利再与天线的阵列流形进行拟合 * 由于三角函数在主值区间内及用观测相位差的三角函数构造复数向量 ! 边界处都是连续的 ! 因此该方法解决了相位差在主值区间边界处的跳变问题 ! 从而完全消除了相位差跳改进的相关干涉仪不需要对相位进行去跳变处理 ! 也不用进行长短基线的数据变引起的数据拟合错误 * 匹配 ! 具有算法简单 " 性能稳健的特点 * 关键词 ! 测向 # 相关干涉仪 # 阵列流形拟合中图分类号 ! " # -. ) # %* # !!! 文献标识码 ! /!! 文章编号 ! & " " & $ ! ( " " ! " " ’ " 0 $ " ( " " $ " (
&# !( 在现有的测向体制中 # 基于相位测量的干涉仪技术具有测向精度高 & 算法简单 & 速度快等优点’ # 适用
于任意结构的天线阵列 # 在电子对抗装备中获得广泛应用 # 如美国的 /. ) ) / A 9 $ ( , /# /. / 4 X $ & ! ## Y < $ ! " " " 和以色列的 9 * 猫头鹰 + 等系统 * / < $ ! 为了提高测向精度和抗多径能力 # 干涉仪测向机一般要使用大于半波长的长基线 # 此时会出现相位差测量模糊 # 虽然可采用长短基线匹配和虚拟阵元技术予以解决 # 但会增加算法的复杂程度 # 传播数据匹配错误 *
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西安电子科技大学学报（自然科学版） ! "#$%& ’!" (!) * + * &%!#% * , -$ . * /0
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改进的相关干涉仪测向处理方法
李 ! 淳&! 廖桂生&! 李艳斌!
’ 0(
干扰等各种误差因素的影响 ! 二者可能存在偏差 ! 大多数情况下
% !! % ! ! % !! 4 6% 4 9! 4 !! 4 是匹配误差极限内的数值 ! ! 4 %’ & 但是当% 即 ! % "! 4 在主值区间边界时 ! 4 可能跳变 !
" # #
" # ’ % "! A 4 6% 4 9! 4 @! & 此时误差极限已经由’ 增大至’ @! 作为代价函数 ! 就会出现匹配错误 * 具体地 (# "!如果仍然直接使用式 " 假设相位主值区间是 ’ ( ! 当相位差真值在 " 附近时 ! 由于噪声或干扰的影响 ! 相位差观测值可能跳到说! "! ! " 或者类似地 ! 由! 因此必须事先去跳变 ! 使相位差连续 ! 否则会引起估计错误 ! 但是去 ! " 附近 ! " 跳到 " 附近 ! 跳变方法又涉及阈值问题 ! 若该值选取不当 ! 会影响测向性能 * ! " !! 基本原理借鉴阵列处理测向技术中阵列流形的计算方式 ! 即不直接使用相位差 ! 而使用相位差三角函数构造的复数* 由于三角函数在主值区间内及边界处都是连续的 ! 此时已完全消除相位差跳变引起的数据拟合错误 ! 称之为改进的相关干涉仪测向处理技术 * 将式 " # 中的相位差按如下方式构造复数 ! 得 ’
0( 相关干涉仪测向算法利用天线阵列的多个相位差数据进行拟合 ’ # 避免了误差的传播 # 但主值区间边界处的
相位跳变问题一直未得到很好的解决 *
收稿日期 ! ! " " # $ " % $ & ’ 基金项目 ! 国家自然科学基金资助项目 ! " ’ " ( % ! " ) % 作者简介 ! 李 ! 淳! " # 女# 西安电子科技大学博士研究生 * & ) % & $
第 0 期 !!!!!!!!!!!!!! 李 ! 淳等 ! 改进的相关干涉仪测向处理方法
( " &
借鉴阵列信号处理测向技术中阵列流形的涵义 ! 笔者提出改进的相关干涉仪测向处理技术 ! 先用观测相位差的三角函数构造复数 ! 再与阵列流形进行数值拟合 ! 从根本上解决了主值区间边界处的相位跳变问题 * 计算机仿真和实际测向系统均证实该方法的有效性和正确性 *
% # # ! 3 4 & + 1 / & 2 P2 C J = Q 5 J = 7 ?Q 2 J I 7 : B 5 @ @ 2 :J I 2 = Q ; 7 F 2 :B 7 ; ; 2 @ 5 J = F 2 = ? J 2 ; 8 2 ; 7 Q 2 J 2 ; = C !/? R ! # ; 2 C 2 ? J 2 :8 7 ;: = ; 2 B J = 7 ? 8 = ? : = ? S T" * E ? @ = U 2 J I 2 B 7 ? F 2 ? J = 7 ? 5 @ B 7 ; ; 2 @ 5 J = F 2 = ? J 2 ; 8 2 ; 7 Q 2 J 2 ; R > # P I = B IL C 2 CR I 5 C 2: = 8 8 2 ; 2 ? B 2: = ; 2 B J @ = J8 = ; C J @ Q @ 7 CJ ; = 7 ? 7 Q 2 J ; = B8 L ? B J = 7 ? C7 8J I 2 3 32 R 3 > # ? :8 = J CJ I 2 QJ 7J I 2 Q 2 5 C L ; 2 :R I 5 C 2: = 8 8 2 ; 2 ? B 2J 7B 7 ? C J ; L B JB 7 Q @ 2 V? L Q 6 2 ;F 2 B J 7 ; C 5 R 5 ; ; 5 5 ? = 8 7 @ :P I = B I= C5B 7 ? J = ? L L Q7 8; 2 C 7 ? C 2F 2 B J 7 ; C7 8J I 25 ? J 2 ? ? 55 ; ; 5 *< = ? B 2 3Q R 3 J ; = 7 ? 7 Q 2 J ; = B8 L ? B J = 7 ? C5 ; 2B 7 ? J = ? L 7 L C5 J5 @ @R 7 = ? J C= ? B @ L : = ? I 26 7 L ? : 5 ; 8J I 2 > >J 37 # ; = ? B = 5 @ F 5 @ L 2; 2 = 7 ?J I = C J 2 B I ? = L 2? 5 J L ; 5 @ @ 7 @ F 2 C J I 2R ; 7 6 @ 2 Q7 8 J I 26 ; 2 5 U7 8R I 5 C 2 R R > W 3C : = 8 8 2 ; 2 ? B 2 C5 ? :2 @ = Q = ? 5 J 2 C J I 2: 5 J 5Q 5 J B I2 ; ; 7 ; * . 2 = J I 2 ; J I 2L ? P ; 5 8 I 5 C 2: = 8 8 2 ; 2 ? B 2 C R7 R #5 ? 7 ; J I 2: 5 J 5Q 5 J B I5 Q 7 ? 7 ? 5 C 2 @ = ? 2 C5 ? :C I 7 ; J7 ? 2 C= C? 2 B 2 C C 5 ; ? :J I L CJ I 2 >@ >6 3 : 2 C B ; = 6 2 :5 ; 7 5 B I = C C = Q @ 2 5 ? : ; 7 6 L C J * I 2 ; 2 C L @ J C7 8 ? L Q 2 ; = 5 @ C = Q L @ 5 J = 7 ? C 5 ? :5 @ = 2 : R R R R R S TC C J 2 Q CC I 7 P= J CF 5 @ = : = J ? :B 7 ; ; 2 B J ? 2 C C * 3 35 % ! " $ $ 5 % ( + ) 4 !: = ; 2 B J = 7 ?8 = ? : = ? T B 7 ; ; 2 @ 5 J = F 2 = ? J 2 ; 8 2 ; 7 Q 2 J 2 ; 5 ; ; 5 5 ? = 8 7 @ :8 = J J = ? >S 3Q > 67

改进的相关干涉仪测向处理方法

干涉仪测向原理、方法与应用

相关干涉仪测向原理及实现

激光干涉仪精准校正方法改良方案_

大学物理创新实验迈克尔干涉仪测波长改进

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