[发明专利]调制光谱信号的谐波小波分析方法

摘要

一种基于可调谐半导体激光吸收谱（TDLAS）的波长调制光谱信号的谐波小波分析方法。其实现过程为：1.建立可调谐半导体激光吸收谱调制信号的谐波小波方程式；2.采用分解算法计算信号的谐波小波展开的系数；3.根据小波分解层数与分析频段对应关系确定分析信号所需要的分解层数；4.保留需要频段的谐波小波系数，经过傅里叶变换得到该频段信号；5.构造该频段的包络函数；6.该频段信号经过取包络过程得到TDLAS调制信号的倍频信号。

主权项

一种调制光谱信号的谐波小波分析方法，包括如下步骤：1）建立谐波小波表达式：利用经典谐波小波公式，并且使之能够反映小波在尺度方向上的压缩和平移得到适用于频段分析的谐波小波方程：h(2^jt‑k)＝[exp(i4π(2^jt‑k))‑exp(i2π(2^jt‑k))]/i2π(2^jt‑k)其中j，k∈Z；2）计算谐波小波展开系数；2a）对实信号进行离散傅里叶变换，得到相应的傅里叶系数；2b）基于谐波小波快速算法，谐波小波系数由步骤2a）中的傅里叶系数分段，对每一段傅里叶系数进行IFFT变换得到对应的谐波小波系数；3）确定信号分解层数3a)取TDLAS调制信号的倍频；3b)根据离散信号的分析频率f_N来划分倍频信号的频段；3c)将该频段带入谐波小波分解层数与信号分析频带划分的对应关系，得到分析信号所需要的分解层数；4）取频段信号4a）根据所需频段对应的分解层数，取出该层中谐波小波系数；4b）根据谐波小波快速算法，将该层谐波小波系数进行一系列傅里叶变换得到信号的傅里叶系数；4c）将傅里叶系数进行傅里叶逆变换得到步骤3b)中频段对应的离散信号；5）构造包络函数5a）基于3a)中的TDLAS调制信号的倍频，建立对应频率的正弦和余弦离散信号；5b）将正弦与余弦信号分别乘以需要取包络的信号，得到两路信号；5c）建造低通滤波器，并将5b)中得到的两路信号分别通过该滤波器；5d）将通过滤波器的两路信号逐点进行平方、相加和开根号运算；6）取倍频信号：将4c）中的离散信号带入包络函数中进行运算，得到TDLAS调制信号的倍频信号。