[發明專利]信號處理方法及系統

有效

• 申請號: 201710108224.8
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106969787B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 崔杰;劉亭亭;肖靈
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G02F2/00
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發明實施例涉及一種信號處理方法及系統，該方法包括：對初始信號進行解調，得到輸出信號，輸出信號包括第一參數和第二參數；對第一參數和第二參數進行估計，并根據第一參數的估計結果和第二參數的估計結果對輸出信號進行計算，獲取待檢測信號。因此，本發明實施例通過傳感器解調中的光干涉強度和調制深度兩個參數，對解調結果進行幅度修正。

技術領域

本發明實施例涉及傳感器技術的應用領域，尤其涉及一種信號處理方法及系統。

背景技術

干涉型光纖傳感器具有抗電磁干擾、體積小、空間分辨率高等優點。相位生成載波(Phase-Generated Carrier，PGC)解調方案具有靈敏度高、易于復用、能夠提供更大的動態范圍、更小的可檢測相移及易于成陣等一系列技術優勢。

PGC解調算法分為微分交叉相乘法(Differential-and-Cross-Multiplying，DCM)和反正切法(Arctan)(及其衍生的相除查表法)兩類。DCM法的解調結果受光干涉強度和調制深度的影響，當光干涉強度和調制深度發生波動時，解調結果會產生幅度失真。反正切法可以通過相除消除干涉強度的影響，但是仍然受調制深度的影響，調制深度發生波動時，解調結果會產生非線性，引起嚴重的諧波失真。

對于光干涉強度的影響，傳統的PGC解調DCM算法通過增加復雜的自動增益控制(Auto Gain Control，AGC)電路來實現，其效果對電路中器件的性能依賴性很大，性能提高有限。在數字PGC系統中，對光干涉強度的補償可以更靈活，在研究低通濾波器和光干涉強度的影響時，假設調制深度不變，利用三角函數計算修正系數，消除影響。為了解決反正切法可能引起的諧波失真，有方法利用微分自相乘計算修正參數，結合反余切法對信號進行解調。

綜上所述，目前兩類算法都可以消除光干涉強度的影響；DCM類算法尚沒有方案解決調制深度對解調信號的影響。與DCM法相比，反正切法的主要問題是正切函數的非單調性，影響反正切解調結果。

發明內容

本發明實施例提供了一種信號處理方法及系統，解決了現有技術中光干涉強度和調制深度的波動影響解調結果的問題。

為了實現上述目的，一方面，本發明實施例提供了一種信號處理方法，該信號處理方法包括：對初始信號進行解調，得到輸出信號，輸出信號包括第一參數和第二參數；對第一參數和第二參數進行估計，并根據第一參數的估計結果和第二參數的估計結果對輸出信號進行計算，獲取待檢測信號。

優選地，對初始信號進行解調，得到輸出信號的步驟具體包括：對初始信號采樣后與第一信號、第二信號進行混頻，并將混頻后的信號通過低通濾波器輸出；將低通濾波器的輸出信號，根據微分交叉相乘算法，得到第一計算結果；將第一計算結果，根據差分算法、積分算法，得到第二計算結果，將第二計算結果通過高通濾波器輸出，得到輸出信號。

優選地，對第一參數和第二參數進行估計，并根據第一參數的估計結果和第二參數的估計結果對輸出信號進行計算，獲取待檢測信號的具體步驟包括：對低通濾波器的輸出信號分別與第一因子和第二因子相乘后相加，得到第三計算結果；對第三計算結果進行估計，得到第一參數的估計結果和第二參數的估計結果。

優選地，輸出信號的函數為：

V₀＝B²GHJ₁(C)J₂(C)φ_s(t)

其中，V₀為輸出信號，B為第一參數，C為第二參數，G和H為調制信號的幅度，J₁(C)和J₂(C)分別為1階和2階貝塞爾函數宗量值，φ_s(t)為待探測信號。