[發明專利]一種基于FBG光譜奇偶分解的精確尋峰方法

有效

• 申請號: 201811260209.6
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109341855B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 黃俊斌;丁朋;唐勁松;顧宏燦;劉文
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明一種基于FBG光譜奇偶分解的精確尋峰方法，包括以下步驟：把光譜信號波長所對應的幅值生成一元原始數列，判斷數列的長度是奇數還是偶數；以原始數列的每個元素為中心，在數列前面或者后面添加若干0元素，生成以該元素為中心的左右對稱數列；對生成數列整體進行前后翻轉；原始數列和生成數列進行減操作，并尋找相減后數列的最大值；每個作為中心的原始數列的元素都對應著一個數列中的最大值，尋找最大值里的最小值，最小值所對應的波長即為FBG光譜的中心波長。本發明考慮了噪聲和光譜不對稱問題，與尋找光譜最大值、Steger、Monte Carlo方法相比，提高了抗噪聲能力；與高斯擬合和非對稱高斯方法相比，在傳感精度不變的情況下，減少了運算量。

技術領域

本發明屬于光纖傳感系統的信號處理領域,更具體地說它涉及一種基于FBG光譜奇偶分解的精確尋峰方法。

背景技術

對FBG(Fiber Bragg Grating，即為光纖布拉格光柵)中心波長的監測可以用來測量溫度、應變、位移、加速度等一些物理量。能否快速準確地從FBG光譜中計算出中心波長可評價尋峰方法的好壞程度。當前有很多尋峰方法，大致分為以下幾類：(1)尋找光譜的最大值，比如直接尋峰法，半峰法，自適應尋峰法等；(2)對光譜進行高斯擬合，比如遺傳方法，蟻群方法，神經網絡方法等。這兩種方法主要受噪聲和光譜形狀的影響較大。(3)最大值修正法，比如Steger方法(Qiaoni Wang,Yuanhong Yang.A FBG spectrum peak detectiontechnique based on steger image algorithm[J].Acta optica sinica,34(8):0810004)；(4)高斯擬合修正法，比如非對稱高斯模型修正法，光譜左右面積修正法。這兩種方法雖然提高了尋峰的精度，但運算量也有所提高。(5)Monte Carlo方法(AndressOTHONOS,Kyriacos KALLI.Fiber gratings fundamentals and applications intelecommucations and sensing[M].Norwood:ARTECH HOUSE,1999,318-319)，用以尋找光譜的重心，這種方法雖然簡單，但中心波長的誤差比較大。

上述尋峰方法或多或少出現受噪聲、波形變化影響較大，或者運算過于復雜的問題。因此基于“非對稱高斯光譜在重心位置進行奇偶分解時，與在該光譜的其他點進行奇偶分解相比，其奇函數的最大值是最小的”理論的啟示(HeféC.Lefèvre著，張桂才、王巍譯.《光纖陀螺儀》[M].國防工業出版社，2002年第一版，203-218.)，本發明提出一種基于FBG光譜奇偶分解的精確尋峰方法。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有背景技術的不足之處，而提供一種基于FBG光譜奇偶分解的精確尋峰方法。

本發明的目的是通過如下措施來達到的：1.一種基于FBG光譜奇偶分解的精確尋峰方法，其特征在于：在該方法中，包括以下步驟：

步驟一：把光譜信號波長所對應的幅值生成一元原始數列，判斷數列的長度是奇數還是偶數；

步驟二：以原始數列的每個元素為中心，在數列前面或者后面添加若干0元素，生成以該元素為中心的左右對稱數列；

步驟三：對步驟二生成數列整體進行前后翻轉；

步驟四：原始數列和步驟三生成數列進行減操作，并尋找相減后數列的最大值；

步驟五：每個作為中心的原始數列的元素都對應著一個步驟四數列中的最大值，尋找這些最大值里的最小值，最小值所對應的幅值波長即為FBG光譜的中心波長。

在上述技術方案中，步驟二實現了FBG光譜沿x軸平移，并與y軸相交的過程，為FBG原始光譜離散化做準備。

在上述技術方案中，步驟三實現了平移后的FBG光譜與y軸鏡像的光譜。