基于奇异值分解的自混合干涉信号降噪方法

生的信号称为 OFSMI信号。弱反馈机制下，
OFSMI信号呈
现类正弦波形状Байду номын сангаас适度反馈机制下，OFSMI 信号为类锯齿
波形状，波形向哪个方向倾斜是由目标物体向哪个方向
收稿日期：2018⁃04⁃25
修回日期：2018⁃05⁃16
基金项目：国家自然科学基金（60574098）
Project Supported by National Natural Science Foundation
of China（60574098）
低，易于做成小型化产品，方便携带，所以在工业方面 [6]
的应用越来越多。OFSMI 信号受到外部环境干扰常带
（1. College of Information Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China；
2. College of Information and Electronic Engineering，Shangqiu Institute of Technology，Shangqiu 476000，China）
2019 年 5 月 1 日
第 42 卷第 9 期
26
DOI：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2019.09.007
May 2019
Vol. 42 No. 9
现代电子技术
Modern Electronics Technique
基于奇异值分解的自混合干涉信号降噪方法
郭
晴 1，2，叶会英 1
离 [2]、速 度 [3]、加 速 度 [4] 以 及 激 光 器 线 宽 展 宽 因 数 [5]。
光器输出功率、频率，这种现象称为光反馈自混合干涉
OFSMI 实验结构简单、紧凑性强、准直性高、而且成本很
（Optical Feedback Self ⁃ Mixing Interference，OFSMI），产
中图分类号：TN247⁃34
文章编号：1004⁃373X（2019）09⁃0026⁃05
文献标识码：A
Singular value decomposition based denoising method of self⁃mixing interference signal
GUO Qing1，2，YE Huiying1
denoise the self ⁃ mixing interference signal with noise by means of determination of the Hankle matrix，SVD of matrix and
construction of approximation matrix. By means of moderate feedback mechanism，the different optical feedback level factor C
（1. 郑州大学 信息工程学院，河南 郑州
450001；
2. 商丘工学院 信息与电子工程学院，河南 商丘
摘
476000）
要：构建光反馈自混合干涉理论模型，通过 Matlab 仿真分析验证理论模型的正确性。利用奇异值分解的方法确定
Hankle 矩阵，对矩阵进行奇异值分解，构造逼近矩阵对含噪自混合干涉信号进行降噪处理。在适度反馈机制下，选取不同的
言
的工作状态，
类锯齿波出现变形，
一些干涉条纹消失不见。
OFSMI 信号带有外部振动物体以及激光器的信息，
激光器输出的光在传播途中由于外部物体的阻挡，
会出现反射或散射现象，导致一部分光再次折回到激光
因 而 可 以 利 用 这 种 现 象 测 量 物 体 的 振 动 、位 移 [1]、距
器的内腔，这部分光与激光器腔内的光相混合，影响激
with the measured displacement accuracy before and after signal denoising，the effectiveness of SVD⁃based denoising method is
verified by accuracy improvement in the aspect of noise processing of self⁃mixing interference signal.
values are selected for simulation，and the simulation analysis is carried out for the signal waveforms before and after denoising.
The experimental results show that the SVD can improve the smoothness of the signal，and denoise the signal；in comparison
Keywords：optical feedback；self ⁃ mixing interference；singular value decomposition；denoising；OFSMI signal；fringe
counting method
0
引
运动决定的；强反馈机制下，半导体激光器处在不稳定
Abstract：The theoretical model of optical feedback self ⁃ mixing interference （OFSMI） system is constructed，and its
correctness is verified with Matlab simulation analysis. The method based on singular value decomposition （SVD） is used to
光反馈水平因子 C 值进行仿真。对降噪前后信号波形进行仿真分析，实验结果表明奇异值分解改善了信号的光滑性，起到
了降噪的效果；通过对降噪前后所测位移精度的对比，精度的提高表明奇异值分解的降噪方法在自混合干涉信号噪声处理
方面的有效性。
关键词：光反馈；自混合干涉；奇异值分解；降噪；OFSMI 信号；条纹计数法