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一種高精度fbg傳感信號尋峰方法
【專利摘要】本發明公開了一種高精度FBG傳感信號尋峰方法，主要包括以下步驟：對采集到的FBG傳感信號進行中值濾波處理，減少奇異點；對得到的數據進行差分和平滑處理；然后對每個數據點進行閾值判斷得到峰值點；對滿足閾值條件的峰值點及其附近數據點進行高斯擬合，經此修正后得到更精確的峰值點；進而計算得到FBG中心波長，以完成對外界物理量(如應力和溫度)的解調。本發明的方法能夠精確地找到FBG傳感信號中的峰值點，可以有效地提高波長解調的精度。
【專利說明】一種高精度FBG傳感信號尋峰方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于光纖光柵傳感【技術領域】，尤其涉及一種高精度FBG傳感信號尋峰方 法。

【背景技術】
[0002] 隨著光纖傳感技術的快速發展，光纖光柵（Fiber Bragg Grating, FBG)傳感器以 其抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣、高靈敏度、便于復用和低成本等特點，在交通隧道、石油石 化、電力系統、橋梁監測、重大裝備安全檢測等領域獲得了廣泛應用。光纖光柵傳感器是一 種波長調制型器件，當作用在光纖光柵傳感器上的應力或溫度發生變化時，會引起光纖光 柵的中心波長發生變化，因此可以通過測量光纖光柵中心波長的偏移來獲得外界物理量的 變化。所以尋找FBG傳感信號中峰值點的準確位置對光纖光柵傳感系統的精確測量至關重 要。
[0003] 目前常用的尋峰算法主要有直接法、一般多項式法、蒙特卡羅算法、基于徑向函數 網絡算法、蟻群算法等。但是面臨的問題主要有兩個：一是部分尋峰方法易于實現，但精度 不夠；二是部分尋峰方法精度很高，但不易實現，求解速度太慢，具有高精度且求解速度快 的尋峰方法相對較少。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在于提供一種高精度FBG傳感信號尋峰方法，克服了其他尋峰方法 存在的不足，在尋峰具有高精度的同時，又滿足實時性要求。
[0005] 本發明是這樣實現的，一種高精度FBG傳感信號尋峰方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :數據采集系統對FBG傳感信號進行采集，對采集到的數據進行中值濾波；
[0007] 步驟2 :對中值濾波后的數據進行差分處理；
[0008] 步驟3 :對差分后的數據進行平滑處理；
[0009] 步驟4 :對平滑后的數據進行閾值判斷，得到滿足條件的峰值點X' peak ;
[0010] 步驟5 :對滿足條件的峰值點及附近點進行高斯擬合，對峰值點進行修正，得到更 精確的峰值點xpeak;
[0011] 步驟6 :根據得到的峰值點及相關解調方案計算傳感FBG中心波長λ。
[0012] 優選地，在步驟3中，所述平滑處理采用的是均值法，根據平滑窗口 k的大小對每 k個數據進行平均，平滑次數為2次，得到平滑后的數據。
[0013] 優選地，在步驟4中，所述閾值包括幅度閾值、斜率閾值和峰寬閾值，幅度閾值根 據采集到的FBG傳感數據的幅值確定，斜率閾值和峰寬閾值根據FBG傳感數據中半峰寬度 確定。
[0014] 優選地，在步驟5中，所述高斯擬合之后得到一個擬合曲線，然后取擬合曲線的極 大值點作為修正后的峰值點x pMk，使得峰值點的位置更加精確。
[0015] 優選地，在步驟6中，所述計算傳感FBG中心波長λ時使用的解調方案是：選取兩 個參考FBG，中心波長分別為入1和λ2，且滿足< λ < λ2，對應的峰值點分別為七和 x2,在短波長范圍內把波長與峰值點的關系簡化為線性相關，取I λ「λ 2| = 500pm，根據峰 值點計算出傳感FBG的中心波長為：
[0016]

【權利要求】
1. 一種高精度FBG傳感信號尋峰方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :數據采集系統對FBG傳感信號進行采集，對采集到的數據進行中值濾波； 步驟2 :對中值濾波后的數據進行差分處理； 步驟3 :對差分后的數據進行平滑處理； 步驟4 :對平滑后的數據進行閾值判斷，得到滿足條件的峰值點； 步驟5 :對滿足條件的峰值點及附近點進行高斯擬合，對峰值點進行修正，得到更精確 的峰值點； 步驟6 :根據得到的峰值點及相關解調方案計算傳感FBG中心波長。
2. 根據權利要求1所述的尋峰方法，其特征在于，在步驟3中，所述平滑處理采用的是 均值法，根據平滑窗口 k的大小對每k個數據進行平均，平滑次數為2次，得到平滑后的數 據。
3. 根據權利要求1所述的尋峰方法，其特征在于，在步驟4中，所述閾值包括幅度閾值、 斜率閾值和峰寬閾值，幅度閾值根據采集到的FBG傳感數據的幅值確定，斜率閾值和峰寬 閾值根據FBG傳感數據中半峰寬度確定。
4. 根據權利要求1所述的尋峰方法，其特征在于，在步驟5中，所述高斯擬合之后得到 一個擬合曲線，然后取擬合曲線的極大值點作為修正后的峰值點x peak，使得峰值點的位置 更加精確。
5. 根據權利要求1所述的尋峰方法，其特征在于，在步驟6中，所述計算傳感FBG中 心波長λ時使用的解調方案是：選取兩個參考FBG，中心波長分別為λ^Ρ λ2，且滿足 < λ < λ2，對應的峰值點分別為11和12，在短波長范圍內把波長與峰值點的關系簡化為 線性相關，取I λ廠λ 21 = 500pm，根據峰值點xpeak計算出傳感FBG的中心波長為：
【文檔編號】G01D5/26GK104111082SQ201410331203
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】許雪梅, 李運龍, 楊兵初, 汪金輝, 李夢平 申請人:中南大學