一种基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及了一种基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法，包括：在不同的采样时间点随机输出不同波长的光至干涉型光纤传感器中；采用压缩采样的方式，采集干涉型光纤传感器反射输出的干涉光谱，获得随机波长调制采集的压缩采样干涉光谱；采用压缩感知算法，对随机波长调制采集的压缩采样干涉光谱进行重构，获得每个采样时间点的原始二维干涉光谱；根据每个采样时间点的原始二维干涉光谱进行绝对光程差测量。本发明专利技术基于扫描激光器结合点式光电探测器的原理，能够实现多路阵列复用，采用随机波长调制技术，进行随机波长扫描，通过压缩感知算法重构出每一个采样时间点的全光谱，避免了由于线性波长扫描光谱采集方式引入的多普勒误差。多普勒误差。多普勒误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法及系统


[0001]本专利技术涉及光学传感
，特别是涉及一种基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法及系统。

技术介绍

[0002]高频声波、振动信号测量在生物医学领域的超声成像、光声成像，大型电力设备及涡轮发动机的运行状态监测，高精度光声光谱气体浓度检测，精密加工、光刻、半导体制造等领域的高精度运动或位置测量中发挥着重要作用。干涉型光纤声振动传感器具有体积小，灵敏度高，抗电磁干扰的优势，在传统电学传感器不适合或者无法满足需求的场景下优势明显，例如在易燃易爆、强电磁干扰、高温高压等恶劣环境，或者对传感器尺寸要求较高的狭窄空间中的应用。光纤白光干涉技术是一种通过全光谱分析精确测量干涉仪绝对光程差的光纤传感技术，已经广泛应用于温度、压力、应变、折射率、位移等准静态参量的测量。近年来，高速光谱仪和解调技术的发展使得基于白光干涉的动态绝对测量成为可能。相比于单频激光的强度测量技术，全光谱解调不仅可以提高仪器系统的抗环境波动干扰能力，实现更大的动态范围，而且可以联用不同传感器可实现动、静态多参量传感，提供更加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在不同的采样时间点随机输出不同波长的光至干涉型光纤传感器中；采用压缩采样的方式，采集干涉型光纤传感器反射输出的干涉光谱，获得随机波长调制采集的压缩采样干涉光谱；采用压缩感知算法，对随机波长调制采集的压缩采样干涉光谱进行重构，获得每个采样时间点的原始二维干涉光谱；根据每个采样时间点的原始二维干涉光谱进行绝对光程差测量。2.根据权利要求1所述的基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法，其特征在于，所述在不同的采样时间点随机输出不同波长的光至干涉型光纤传感器中，具体包括：按照预设的随机波长序列，在不同的采样时间点，输出不同波长的光至干涉型光纤传感器中。3.根据权利要求1所述的基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法，其特征在于，所述采用压缩感知算法，对随机波长调制采集的压缩采样干涉光谱进行重构，获得每个采样时间点的原始二维干涉光谱，具体包括：将随机波长调制采集的压缩采样干涉光谱构建成观测矩阵；根据所述观测矩阵，利用公式Y＝Φ(ΨS)，求解原始二维干涉光谱在变换域中的稀疏表示；其中，Y为观测矩阵，Φ为欠采样算子，Ψ为稀疏变换算子，S为原始二维干涉光谱在变换域中的稀疏表示；根据所述稀疏变换算子，利用公式
X＝ΨS
，对原始二维干涉光谱在变换域中的稀疏表示进行变换，获得每个采样时间点的原始二维干涉光谱。4.根据权利要求1所述的基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调方法，其特征在于，所述根据每个采样时间点的原始二维干涉光谱进行绝对光程差测量，具体包括：根据每个采样时间点的原始二维干涉光谱，采用傅里叶变换频率估计算法、双谱峰追踪算法、交叉相关算法、最小均方误差算法和/或极大似然估计算法，进行绝对光程差测量。5.一种基于压缩感知原理的光纤白光干涉解调系统，其特征在于，所述系统包括：随机波长光源发射装置、光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周大鹏，刘强，李诗民，荆振国，彭伟，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：