基于Nuttall窗三谱插值的激光多普勒信号处理

摘要： 由于实际应用中的异步采样问题，频谱泄漏和栅栏效应会显著降低激光多普勒测速仪（LDV）常用信号处理方法——快速傅里叶变换（FFT）的精度。为提高LDV信号处理精度，本文提出Nuttall窗三谱线插值法。通过对比分析旁瓣特性，采用四项一阶、四项三阶、四项最小旁瓣和三项最小旁瓣Nuttall窗来抑制频谱泄漏，并对这些窗函数进行三谱线插值以缓解栅栏效应。仿真信号与实测信号的处理结果验证了该方法的有效性和准确性：实验室实测信号中，三谱线插值的最小相对误差为0.06%（四项最小旁瓣Nuttall窗）；模拟信号中，最小相对误差仅为0.0068%（低频段的四项三阶Nuttall窗）。总体而言，四项三阶和四项最小旁瓣Nuttall窗具有更高精度。凭借其简洁高效的特点，Nuttall窗三谱线插值是LDV信号处理的实用方法。