[發明專利]用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法、系統、設備

有效

• 申請號: 202110335259.1
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113091781B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 楊遠洪;李慧;王子垚
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S10，采集在初始外界物理條件下的干涉光譜數據，并進行預處理；所述預處理包括將干涉光譜數據對應的光譜坐標轉換為頻率域線性坐標，并進行濾波去噪；

S20，從預處理后的干涉光譜數據中選取設定相位的極值點作為特征相位點，并進行歸一化處理；歸一化后，計算歸一化后的特征相位點的平均間距，并將相鄰的極大值、極小值的中點作為腰值點，以腰值點的橫坐標作為腰值點索引；

S30，通過預構建的透射端光譜理論模型對歸一化后的特征相位點進行擬合，得到擬合系數的初值；所述擬合系數包括雙折射系數、雙折射色散系數、初相位；

S40，結合擬合系數的初值，計算在所述初始外界物理條件下設定波長/頻率位置的雙折射初值，作為第一雙折射值；

S50，采集在初始外界物理條件發生變化后的干涉光譜數據，并進行預處理；

S60，在步驟S50預處理后的干涉光譜數據中尋找位于第一閾值區間的極大值、極小值點，并利用這些極大值、極小值點分別對位于第二閾值區間的點進行局部歸一化，將歸一化后的點作為擬合樣本點；所述第一閾值區間為以所述腰值點索引為中點，以特征相位點的平均間距為左右間距構建的閾值區間；所述第二閾值區間為以所述腰值點為中點，以第一區間的1/N為上下間距構建的閾值區間；所述第一區間為S60獲取的相鄰極大值、極小值之間的區間；

S70，通過所述透射端光譜理論模型對所述擬合樣本點進行最小二乘擬合，得到變化后的雙折射系數；

S80，基于變化后的雙折射系數，結合雙折射色散系數、初相位的初值，計算在初始外界物理條件發生變化后設定波長/頻率位置的雙折射值，作為第二雙折射值；

S90，計算第一雙折射值、第二雙折射值的差，并結合初始外界物理條件對應的參數值，獲取變化后的外界物理條件對應的參數值。

2.根據權利要求1所述的用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法，其特征在于，“將干涉光譜數據對應的光譜坐標轉換為頻率域線性坐標”，其方法為：

干涉光譜數據對應的光譜橫坐標轉換方法為：

f＝c/λ

其中，f為光頻率，c為真空中的光速，λ為波長；

干涉光譜數據對應的光譜縱坐標轉換方法為：

其中，I_mW為線性坐標光功率，I_dBm為對數坐標光功率。

3.根據權利要求2所述的用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法，其特征在于，所述預構建的透射端光譜理論模型為：

其中，B₀為傳感光纖雙折射系數，K_B為雙折射色散系數，φ₀為初相位，L為傳感光纖長度，I為輸出光功率值。

4.根據權利要求1所述的用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法，其特征在于，所述設定相位為

5.根據權利要求3所述的用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法，其特征在于，雙折射值與擬合系數的關系為：B＝B₀+K_Bf，B表示雙折射值。

6.根據權利要求1所述的用于偏光干涉型光纖傳感器的解調方法，其特征在于，“通過所述透射端光譜理論模型對所述擬合樣本點進行最小二乘擬合，得到變化后的雙折射系數”，其方法為：

逐步改變參數B₀，使通過所述透射端光譜理論模型擬合得到的擬合樣本點與步驟S50采集的干涉光譜數據之間的殘差平方和最小，并將殘差平方和最小對應的B₀作為變化后的雙折射系數。