可忽略常數(shù)因子v和mv。由此公式（4)和（5) 是完全等效的。又聲光介質(zhì)中空間頻率u與其驅(qū)動(dòng)電信號(hào)（被測(cè)信號(hào)）的瞬時(shí)頻率f之間 存在正比對(duì)應(yīng)關(guān)系：u= 1/A=f/v(A為聲波波長）。由此，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電信號(hào)之中的任一 瞬時(shí)頻率，聲光器件都能產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的空間頻率。所以，聲光頻譜分析裝置實(shí)質(zhì)通過模擬 光學(xué)技術(shù)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行了短時(shí)傅里葉變換處理，不過此時(shí)完成傅里葉變換的信號(hào)是以透 鏡后焦平面P上的光幅分布存在，還需后續(xù)的光電轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集運(yùn)算配合才能最終完成 信號(hào)時(shí)頻幅參數(shù)的識(shí)別提取。
[0035] 2、以短時(shí)空域傅里葉變換理論為基礎(chǔ)對(duì)變換后的光信號(hào)按時(shí)序控制讀出，并建立 時(shí)-空原始數(shù)據(jù)矩陣；
[0036] 由聲光頻譜分析儀工作原理可知：透鏡后焦平面P上的空間頻率坐標(biāo)I與空間頻 /fj' 率u以及驅(qū)動(dòng)電信號(hào)頻率f存在如下關(guān)系：2 (A為入射光波長，F(xiàn)為透鏡焦 v 距）。所以可根據(jù)檢測(cè)信號(hào)頻率范圍設(shè)計(jì)圖像傳感器的光敏區(qū)長度并確定其在焦平面P上 的擺放位置。聲光器件的有效孔徑設(shè)計(jì)為D時(shí)，其渡越時(shí)間為T=D/V，也即系統(tǒng)的短時(shí)空 域傅里葉變換時(shí)間窗為T。設(shè)計(jì)線陣圖像傳感器按串行幀掃描模式輸出，像素動(dòng)態(tài)自復(fù)位， 設(shè)置幀掃描時(shí)間（即各像素積分時(shí)間）也為T，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)參數(shù)的檢測(cè)精度達(dá)到最佳狀 態(tài)，在T時(shí)間內(nèi)線陣中的每個(gè)像素依次讀出數(shù)據(jù)，周而復(fù)始。如圖2所示，按線陣圖像傳感 器輸出的一幀數(shù)據(jù)（對(duì)應(yīng)T段時(shí)長內(nèi)信號(hào)空域傅里葉變換的光幅分布）建立一行數(shù)組，反 復(fù)讀出的多幀數(shù)據(jù)便形成按時(shí)間順序排列的多行數(shù)組矩陣A，此為對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析的 時(shí)-空原始數(shù)據(jù)矩陣（此數(shù)據(jù)矩陣可以根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)數(shù)據(jù)篩選后再建立，判斷為背景噪 聲或不關(guān)心的數(shù)據(jù)可以不保留）。按矩陣位置記錄好有用數(shù)據(jù)Ax]，其表示第i行、第j列的 信號(hào)幅值；其中i為行序號(hào)，對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)；j為列序號(hào)，對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)。
[0037] 3、對(duì)時(shí)-空原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行信號(hào)時(shí)-頻關(guān)聯(lián)處理，建立信號(hào)的瞬態(tài)時(shí)頻函數(shù)。
[0038] 系統(tǒng)中，線陣圖像傳感器的光敏區(qū)長度與系統(tǒng)總工作帶寬（即檢測(cè)信號(hào)帶寬）Af 相吻合，像素個(gè)數(shù)n與頻率分辨率Sf適配，n =Af/Sf，頻率點(diǎn)序列j= 1、2......n。此 時(shí)，根據(jù)光點(diǎn)信號(hào)出現(xiàn)的像素位置序號(hào)j就可推算對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率值f=fc+j*Sf(f。為起 點(diǎn)頻率修正值）。不難理解信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)t=tfiT(t。為起點(diǎn)時(shí)間修正值）。由此，進(jìn) 行i和j的相關(guān)運(yùn)算便可通過時(shí)-空原始數(shù)據(jù)矩陣A建立起被測(cè)信號(hào)的瞬態(tài)二維時(shí)頻函數(shù) A(t，f)。隨后可將A(t，f)數(shù)據(jù)傳送到時(shí)頻顯示窗口進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，或進(jìn)一步利用時(shí)頻參數(shù) 對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類識(shí)別等處理。
[0039] 通過上述過程可以看出，對(duì)信號(hào)的算法處理可以逐窗進(jìn)行，如信號(hào)處理流程圖圖3 所示。每次計(jì)算都只局限在一個(gè)時(shí)窗之內(nèi)，計(jì)算規(guī)模小，容易實(shí)現(xiàn)持續(xù)信號(hào)的快速識(shí)別處 理，且多分量信號(hào)的識(shí)別處理不會(huì)增加難度，不會(huì)產(chǎn)生交叉項(xiàng)，容噪能力強(qiáng)。
[0040] 如圖4所示，是聲光頻譜分析儀實(shí)測(cè)一個(gè)連續(xù)信號(hào)（含有300MHz和350MHz兩個(gè) 頻率分量）通過上述算法處理所得到時(shí)頻瀑布圖。圖中橫坐標(biāo)表示所測(cè)頻率范圍，縱坐標(biāo) 表示檢測(cè)到頻率成分的具體時(shí)間（為便于觀察以lms為時(shí)間單位進(jìn)行顯示，實(shí)際時(shí)間精度 可達(dá)us量級(jí)）。信號(hào)標(biāo)志符"丨"的顏色代表信號(hào)幅度大小。
[0041 ] 聲光頻譜分析儀具有靈敏度高、瞬時(shí)帶寬寬、頻率分辨率高，分離同時(shí)達(dá)到信號(hào)能 力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合本發(fā)明算法后更令其具備識(shí)別瞬變信號(hào)的能力，其能夠獲得更加精準(zhǔn)的 信號(hào)特征參數(shù)，能夠滿足更加廣泛的信號(hào)搜索需求。
[0042] 最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 聲光頻譜分析儀對(duì)瞬變信號(hào)參數(shù)的提取方法，其特征在于：步驟如下， 1) 入射光經(jīng)過由被測(cè)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)的聲光偏轉(zhuǎn)器后，在透鏡L的后焦平面P上形成一維 光點(diǎn)分布，設(shè)計(jì)線陣圖像傳感器按串行幀掃描方式對(duì)該光點(diǎn)分布進(jìn)行讀取，掃描輸出的一 幀數(shù)據(jù)代表線陣圖像傳感器光敏區(qū)上依次探測(cè)到的光點(diǎn)強(qiáng)度值；線陣圖像傳感器的光敏區(qū) 長度應(yīng)滿足系統(tǒng)總工作帶寬Af?要求，像素個(gè)數(shù)應(yīng)滿足系統(tǒng)頻率分辨率Sf?要求，設(shè)像素個(gè) 數(shù)為 n，則 n= A f/ 8 f ; 2) 線陣圖像傳感器輸出的一幀數(shù)據(jù)建立一行數(shù)組，反復(fù)讀出的多幀數(shù)據(jù)便形成按時(shí)間 順序排列的多行數(shù)組矩陣A，此為對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析的時(shí)-空原始數(shù)據(jù)矩陣；矩陣中的數(shù) 據(jù)A 1,表示第i行、第j列的信號(hào)幅值；其中i為行序號(hào)，對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)；j為列序號(hào)，對(duì)應(yīng)頻 率占. 3) 任意j點(diǎn)對(duì)應(yīng)的被測(cè)信號(hào)頻率值為fzf。+」* S f，該信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)t=t JiT ;其中， 為起點(diǎn)頻率修正值；t。為起點(diǎn)時(shí)間修正值； 4) 對(duì)時(shí)-空原始數(shù)據(jù)矩陣A中的每個(gè)數(shù)據(jù)A1,按步驟3)進(jìn)行i和j的相關(guān)運(yùn)算即可 建立起被測(cè)信號(hào)的瞬態(tài)二維時(shí)頻函數(shù)A (t，f)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光頻譜分析儀對(duì)瞬變信號(hào)參數(shù)的提取方法，其特征在于： 步驟1)中幀掃描時(shí)間T=D/v，D為聲光偏轉(zhuǎn)器的有效孔徑，V為聲光介質(zhì)中的聲速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聲光頻譜分析儀對(duì)瞬變信號(hào)參數(shù)的提取方法，1）入射光經(jīng)過由被測(cè)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)的聲光偏轉(zhuǎn)器后，在透鏡的后焦平面上形成一維光點(diǎn)分布，線陣圖像傳感器按串行幀掃描方式對(duì)該光點(diǎn)分布進(jìn)行讀取，輸出數(shù)據(jù)代表光點(diǎn)強(qiáng)度值；2）掃描形成的多幀數(shù)據(jù)便形成按時(shí)間順序排列的多行數(shù)組矩陣A；3）矩陣A中任意j點(diǎn)對(duì)應(yīng)的被測(cè)信號(hào)頻率值為f=f0+j*δf，該信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)t=t0+iT；4）對(duì)矩陣A中的每個(gè)數(shù)據(jù)Aij進(jìn)行i和j的相關(guān)運(yùn)算即建立起被測(cè)信號(hào)的瞬態(tài)二維時(shí)頻函數(shù)A（t，f）。本發(fā)明拓展了聲光頻譜分析儀識(shí)別信號(hào)瞬變信息的功能，數(shù)據(jù)運(yùn)算簡便且數(shù)據(jù)量小，多分量信號(hào)檢測(cè)精準(zhǔn)，不存在交叉項(xiàng)干擾。
【IPC分類】H04N17/00, G01J3/28
【公開號(hào)】CN105072440
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510534981
【發(fā)明人】吳澤, 吳冉, 陳永峰
【申請(qǐng)人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日