光纤光栅传感信号解调方法研究

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光纤传感技术是一种新型传感技术,具有诸多优点,被广泛应用于工业、农业、军事、医疗等领域。本文选择光纤光栅传感测量课题中的波长解调检测问题进行研究,具有实际意义和学术价值。本文在进行了大量调研分析的基础上,综述了光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的基本原理、研究应用现状、发展方向及其技术特点。介绍了基于可调谐Fabry-Perot滤波器的FBG传感系统的测量原理。研究分析了FBG传感解调信号的特点及其系统光路中产生的噪声模型,并分别使用LabVIEW与MATLAB软件仿真产生了含噪FBG传感解调信号。提出了一种由滤波-分峰-寻峰-定位构成的FBG传感解调信号处理流程,使用LabVIEW软件实现了该流程中每个步骤,并进行了详细分析。针对该流程中的滤波与寻峰两大重点过程给予了着重研究,分别对七种传统滤波算法包括限幅滤波、滑动平均滤波、中值滤波、五点三次平滑、IIR滤波、FIR滤波、零相位滤波进行了仿真分析,对九种寻峰算法包括质心法、高斯拟合、多项式拟合、三次样条拟合、RBF拟合,反卷积法、频谱相关法、半峰检测法、斜率交点求解法进行了仿真分析,得到了大量数据。分别比较了各种滤波及寻峰算法的优劣性。结合当前相关文献的分析,提出了使用平稳小波变换来处理FBG传感解调信号,并将其性能与普通离散小波变换及传统滤波方法进行了对比分析,表明平稳小波变换在处理FBG传感解调信号方面更具优势。完成了基于可调谐Fabry-Perot滤波器传感系统采集控制软件的编写与调试,并结合系统硬件进行了实验。实验表明该采集控制软件能够正常采集分析光谱数据,同时各项控制功能均可以稳定运行。同时验证了本文提出的信号处理流程是可行的,理论是正确的,方法是有效的。
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