[發明專利]基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法

在審

• 申請號: 201910166576.8
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109884080A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 趙炎;張衛方;張萌;藍煜東
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/31;G01M5/00
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 張淑賢;王慶彬

1.一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，利用改進的小波閾值去噪法結合完全非遞歸的變分模態分解方法VMD-DWT對FBG信號進行小波閾值去噪；

步驟2，利用多峰值中心波長檢測算法，對去噪頻譜信號進行Hilbert變換，然后確認多峰光譜中目標峰的預定位，并進行峰值區域分割；

步驟3，通過區域質心法檢測多峰光譜目標峰的中心波長，并輸出中心波長；

其中，步驟1中所述完全非遞歸的變分模式分解方法VMD，可同時從輸入信號中提取與中心頻率w_k相關的模式，該模式稱為帶限固有模態函數BLIMFu_k的基本模式，對應于信號的子能量；當分解數K預先確定時，每種基本模式下的能量分布也被確定。

2.如權利要求1所述的一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，步驟1包括：

步驟11，將完全非遞歸的變分模態分解方法的最佳分解數K設置為6并且最佳平衡參數α等于200，則具有長度為N的輸入信號被完全非遞歸的變分模式VMD分解為給定的K個帶限固有模態函數BLIMFu_k；

步驟12，對每個BLIMF進行閾值變換，對噪聲嚴重破壞的高階BLIMF部分進行局部剔除；并采用DWT sym5作為小波基，并將分解級別設置為6；

步驟13，分別對每個尺度進行去噪處理后，將所有閾值去噪塊相加，重建去噪信號。

3.如權利要求1所述的一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，改進的小波閾值去噪法中的小波閾值為：

其中，d_i表示BLIMFs的第i個閾值，噪聲的標準偏差由組件中值估算；

描述對應于噪聲能量的方差的每個模式的閾值T_i；表示BLIMFs的第k個能量；其中，E₁是第一個BLIMFs的能量，并且移位迭代過程參數β,ρ具體給出為0.719和2.01。

4.如權利要求1所述的一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，

步驟2中多峰值中心波長檢測算法分為兩個子任務，即為多峰分割和中心波長檢測，其中，多峰分割包括分離反射光譜并尋找多峰值大致位置；中心波長檢測從每個被分割的反射光譜中提取中心波長。

5.如權利要求4所述的一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，步驟2包括以子步驟：

步驟21，時域中的Hilbert變換是實際連續譜信號x(t)和(πt)^-1之間的卷積積分，如下式表示

步驟22，設置閾值

先確定單峰所在的理論閾值范圍，并將其定義為后續多峰尋峰的閾值；

步驟23，分離光譜

左右極值點之差大于理論初始閾值，即為一個光譜的峰，以此確定光譜的峰的數量和范圍；

步驟24，選取3db閾值帶寬。

6.如權利要求1所述的一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，

步驟3中質心算法產生一個對應于光譜幾何質心的點，該點對應的波長即為該峰的中心波長。

7.如權利要求6所述的一種基于自適應多峰檢測算法的FBG中心波長尋峰方法，其特征在于，該峰的中心波長為

其中N是光譜點矢量的大小，λ_i是第i個點波長，I_i是第i個點反射率強度。