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基于VMD与小波阈值的激光自混合干涉位移信号滤波方法
引用本文:张宝峰,左铭,朱均超,张海彤,许虹虹,赵岩.基于VMD与小波阈值的激光自混合干涉位移信号滤波方法[J].四川激光,2021,42(2):77-82.
作者姓名:张宝峰  左铭  朱均超  张海彤  许虹虹  赵岩
作者单位:天津理工大学电气电子工程学院,光电器件与通信技术教育部工程研究中心,天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津理工大学电气电子工程学院,光电器件与通信技术教育部工程研究中心,天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津理工大学电气电子工程学院,光电器件与通信技术教育部工程研究中心,天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津理工大学电气电子工程学院,光电器件与通信技术教育部工程研究中心,天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津理工大学电气电子工程学院,光电器件与通信技术教育部工程研究中心,天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津理工大学电气电子工程学院,光电器件与通信技术教育部工程研究中心,天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384
基金项目:国家自然科学基金(No.61803281);天津市自然科学基金(No.18JCQNJC75500);天津市教委科研计划项目(No.2017KJ253)。
摘    要:激光自混合干涉实验信号含有严重的噪声,噪声会对位移的测量产生较大的影响,为了保证位移测量的准确性,提出了基于VMD与小波阈值的滤波方法。利用VMD将信号分解为k个固有模态函数(IMF),对IMF进行小波阈值处理并重构达到滤波的目的。使用插值法结合条纹计数法的原理恢复重构位移信号实现位移的测量。通过仿真对所提方法进行了测试与对比,并结合实验使用绝对误差与标准误差对实际位移与恢复后的位移信号进行比对,结果表明了基于VMD分解与小波阈值的激光自混合干涉位移测量的准确性较高。

关 键 词:位移测量  小波阈值  干涉条纹计数法  VMD分解

Research on laser self-mixing interference displacement signal filtering method based on VMD and wavelet threshold
ZHANG Baofeng,ZUO Ming,ZHU Junchao,ZHANG Haitong,XU Honghong,ZHAO Yan.Research on laser self-mixing interference displacement signal filtering method based on VMD and wavelet threshold[J].Laser Journal,2021,42(2):77-82.
Authors:ZHANG Baofeng  ZUO Ming  ZHU Junchao  ZHANG Haitong  XU Honghong  ZHAO Yan
Affiliation:(Tianjin University of Technology,School of Electrical and Electronic Engineering,Engineering Research Center of Optoelectronic Devices&Communication Technology,Ministry of Education,China,Tianjin Key Laboratory for Control Theory and Applications in Complicated System,Tianjin 300384,China)
Abstract:The experimental signal of laser self-mixing interference contains serious noise,which will significantly influence the measurement of displacement.In order to ensure the accuracy of displacement measurement,a filtering method based on VMD and wavelet threshold is proposed.VMD is used to decompose the signal into k inherent mode functions(IMF),and the IMF is processed by wavelet threshold and reconstructed to achieve the purpose of filtering.The interpolation method,combined with the principle of fringe counting,is used to recover and reconstruct the displacement signal to achieve displacement measurement.The proposed method is tested and compared by simulation.By testing and comparing the methods proposed using stimulation,the absolute error and standard error compare the actual displacement with the recovered displacement signal.The results show that laser self-mixing interference displacement based on VMD decomposition and wavelet threshold is accurate.
Keywords:displacement measurement  wavelet threshold  interference fringe counting  VMD decomposition
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