青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东 青岛 266061
快速傅里叶变换是激光多普勒测速系统信号处理的一种常用方法，但在异步采样时存在频谱泄漏和栏栅效应，其处理精度偏低。为了提高检测精度，提出基于Nuttall窗函数和五项最大旁瓣衰减窗函数的混合卷积窗改进六谱线插值校正算法。混合卷积窗在保证良好的旁瓣特性的同时也能保证主瓣不过宽，改进六谱线插值可有效抑制栏栅效应在参数估计过程中的负面影响，提高分析精度。为了避免解高次方程，提出三次B样条插值来拟合插值系数，并推导出改进六谱线插值的频率校正公式。搭建了双光束后向散射差动式激光多普勒测速平台，利用仿真数据和实测信号验证了本文算法在低信噪比环境下有较好的频率和速度测量精度。
激光光学 快速傅里叶变换 激光多普勒测速 频谱泄漏 混合卷积窗 六谱线插值 三次B样条 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1714008
1 青岛科技大学 机电工程学院, 山东 青岛 266100
2 青岛科技大学 自动化与电子工程学院, 山东 青岛 266100
快速傅里叶变换(FFT)是主要的激光多普勒测速系统信号处理方法, 由于受到频谱泄露和栅栏效应的影响, 其处理精度并不理想。基于Nuttall窗三谱线插值法的激光多普勒信号处理方法就是一种好的处理方法, 它可以有效地抑制频谱泄漏和栅栏效应, 改善信号分析精度, 提高速度测量精度。由于Nuttall四项余弦窗的能量集中在主瓣, 旁瓣非常小, 因此加Nuttall四项余弦窗的FFT三谱线插值算法能够极大地减小频谱泄漏的影响, 谱间干扰也很小, 能很好地减小频谱泄漏和栅栏效应。
快速傅里叶变换 栅栏效应 频谱泄漏 插值 fast Fourier transform fence effect spectral leakage interpolation
1 空军工程大学防空反导学院, 陕西 西安 710051
2 空军工程大学理学院, 陕西 西安 710051
基于香农采样定理和傅里叶频谱分析，通过模拟数字全息光栅的实验，对非同步采样数字全息图的一些基本问题进行了分析。模拟实验结果表明：全息图透射率函数中的低频调制现象随非同步采样光栅空间频率的增大而变得更明显；全息图再现过程中的频谱泄漏使再现波前发生高频起伏，其影响大小取决于非同步采样的偏离程度，与光栅本身的空间频率无关。另由数值模拟实验表明，频谱泄漏对再现波前的影响可通过数字全息图加窗切趾方法来抑制，以提高再现像质量。
全息 非同步采样 数字全息图 频谱泄漏 光学学报
2012, 32(12): 1209002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
在正弦相位调制(SPM)干涉仪中,若调制频率或者采样频率发生变化将使干涉信号出现频谱泄漏,减小了谐波分量的幅值,在测量结果中引入了误差。对频谱泄漏的产生及其对测量精度的影响进行了理论分析,获得了频谱泄漏引入测量误差的计算方法。实验测得频率漂移量在-0.3～0.3 Hz内,得到的频谱泄漏引入的误差为0.3～7.9 nm,当超出这个范围时,频谱泄漏误差将迅速增长。实验结果与模拟分析结果一致。
测量 正弦相位调制干涉仪 频谱泄漏 离散傅里叶变换 测量精度 频率变化
清华大学工程力学系教育部传热强化与过程节能重点实验室, 北京 100084
提出了借助于傅里叶变换提取叠栅条纹相位分布的途径来获得条纹微小位移量的方法中,图像的截断必然会产生频谱泄漏,从而引入数据处理的误差。详细分析了傅里叶变换中频谱泄漏产生的原因及其对测量误差的影响,提出了图像处理时,通过外插值将截断区域延拓为叠栅条纹周期整数倍时可以减小甚至忽略频谱泄漏所引起的相位计算误差,并对此进行了数值模拟以及初步的实验验证,证实了该方法的有效性,为叠栅偏折法应用于微细尺度流动与传热的实验研究提供了有效的技术途径。
传热 云纹法测量微细尺度温度场 信息处理 叠栅偏折法 傅里叶变换 频谱泄漏
讨论了频谱泄漏对傅里叶变换轮廓术测量精度的影响。 由于用傅里叶变换轮廓术进行三维面形测量时, 测得的变形光场是空间有限函数, 故离散傅里叶变换时先要进行周期拓展, 如果拓展周期选择不当, 拓展后的条纹将不连续, 对之进行傅里叶变换会产生频谱泄漏。 文章从理论上推导了拓展周期与变形结构光场频谱泄漏之间的关系, 给出了由泄漏引起的视场边缘误差的计算模型和定量分析。 提出采用条纹外插以减小泄漏误差的方法, 计算机模拟及初步实验证实了该方法的有效性。
离散傅里叶变换 频谱泄漏 傅里叶变换轮廓术
