应用于光纤布拉格光栅波长解调的快速高斯拟合方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于光纤布拉格光栅波长解调的快速高斯拟合方法，第1步是根据采集到的反射光谱数据区间确定要进行对数运算数字区间，根据系统内部资源建立合适的哈希表。第2步是对通过理论分析和公式转换分解出的固定系数过程进行提前运算，并将运算结果存储在相关变量中，以供后面使用。第3步是采用查表法计算采样光谱值的自然对数。第4步为拟合过程，也是光纤光栅的解调过程。本发明专利技术能有效的解决传统高斯拟合算法对解调速度的限制，在不降低解调精度和解调范围的前提条件下，极大的提高光纤光栅解调速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤光栅解调
，具体地指一种应用于光纤布拉格光栅波长解调的快速高斯拟合方法。
技术介绍
光纤布拉格光栅FBG(FiberBraggGrating)具有抗电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、体积小、重量轻、传输损耗小、可实现多点分布式测量、测量范围广等特点，被广泛地应用于民用工程、航空、船舶、电力、石油、建筑物结构健康监测、复杂机械系统动态监测等领域。随着光纤光栅传感技术的不断成熟，已经在科研、生产中逐渐体现出其独特的优势。光纤布拉格光栅的传感原理是基于FBG的中心波长即Bragg波长与其经受的应变或温度的关系。因此准确快速地解调出光纤布拉格光栅的中心波长值对于传感系统的性能至关重要。理论上，FBG的反射广谱呈高斯分布，反射值在中心波长处的幅值最大，因此一种常见的确定FBG中心波长值的方法就是寻找反射谱曲线的峰值。光谱分析仪即是采用该方法读取中心波长值。在实际应用中，由于系统存在光噪声和各种电噪声，造成FBG反射谱的不稳定，尤其是峰值跳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于光纤布拉格光栅波长解调的快速高斯拟合方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：FPGA根据AD采集模块采集到的光纤布拉格光栅反射光谱数据区间确定要进行对数运算数字区间，并在FPGA内建立哈希表；步骤2：在FPGA内将光纤布拉格光栅反射光谱密度曲线用高斯函数近似表示为：I(λ)=Ioe-4ln2·(λ-λsΔλs)2---(1)]]>公式1中，I0为反射谱光强最大值，λs为反射谱强度等于I0时对应的波长值，即FBG的波长值，Δλs为反射谱的3dB带宽，λ为激光器出光波长，e为自然对数底数；然后对公式...

【技术特征摘要】
1.一种应用于光纤布拉格光栅波长解调的快速高斯拟合方法，
其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：FPGA根据AD采集模块采集到的光纤布拉格光栅反射
光谱数据区间确定要进行对数运算数字区间，并在FPGA内建立哈
希表；
步骤2：在FPGA内将光纤布拉格光栅反射光谱密度曲线用高斯
函数近似表示为：
I ( λ ) = I o e - 4 ln 2 · ( λ - λ s Δλ s ) 2 - - - ( 1 ) ]]>公式1中，I0为反射谱光强最大值，λs为反射谱强度等于I0时
对应的波长值，即FBG的波长值，Δλs为反射谱的3dB带宽，λ
为激光器出光波长，e为自然对数底数；
然后对公式1两边同时取对数运算：
l n ( I ( λ ) ) = l n ( I o ) + l n ( e - 4 ln 2 · ( λ - λ s Δλ s ) 2 ) ]]> l n ( I ( λ ) ) = l n ( I o ) - 4 ln 2 · ( 1 ( Δλ s ) 2 λ 2 - 2 λ s ( Δλ s ) 2 λ + λ s 2 ( Δλ s ) 2 ) - - - ( 2 ) ]]> l n ( I ( λ ) ) = - 4 ln 2 ( Δλ s ) 2 λ 2 + 8 ln 2 · λ s ( Δλ s ) 2 λ + l n ( I o ) - 4 l n 2 · λ s 2 ( Δλ s ) 2 ]]>令： a = - 4 ln 2 ( Δλ s ) 2 - - - ( 4 ) ]]> b = 8 ln 2 · λ s ( Δλ s ) 2 - - - ( 5 ) ]]> c = l n ( I o ) - 4 ln 2 · λ s 2 ( Δλ s ) 2 - - - ( 6 ) ]]>则：y(λ)＝aλ2+bλ+c(7)
至此，高斯曲线已经被转换成了多项式曲线，由公式(4)、(5)、
(6)可以求得光栅波长值为：
λ s = - b 2 a ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政颖，王加琪，包琨超，陈晓威，王洪海，姜德生，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42