一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法技术

本申请涉及光纤传感系统的信号处理技术领域，尤其涉及一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法，方法包括：获取入射光穿过FBG后得到的FBG多峰光谱；基于希尔伯特变换公式对FBG多峰光谱进行分割，得到若干个FBG单峰光谱以及相应于每个FBG单峰光谱的初始峰值位置；基于对称性修正高斯函数对每个FBG单峰光谱的初始峰值位置进行修正，得到相应于每个FBG单峰光谱的精确峰值位置。本申请通过对称性修正高斯函数对每个FBG单峰光谱的初始峰值位置进行修正，对谱型要求不高，充分地考虑了光谱峰的不对称性，也无需精确选择模型参数，相比于现有技术，在应用后大幅度地提高了检测精度。检测精度。检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法


[0001]本申请涉及光纤传感系统的信号处理
，尤其涉及一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法。

技术介绍

[0002]光纤布拉格光栅(FBG)作为一种光纤传感器件，具有良好的长期稳定性和耐久性、抗电磁干扰、耐腐蚀、安全可靠、传输损耗小、灵敏度高、体积小、测量范围广等优点，越来越受到人们的关注，并且在石油管道监测、土木工程、火灾预警和航空领域得到广泛的应用。FBG传感网络要先建立它的反射光谱中心波长漂移量和待测参量之间的函数关系，从而来完成检测待测参量的变化量。但是需要通过相应的寻峰方法解调获得中心波长漂移量，所以要想使得FBG传感网络的检测精度更精准就要优化其解调系统的寻峰精度。
[0003]FBG单峰光谱的峰值检测有多种方法，如蒙特卡罗峰值检测算法、概率统计算法、频谱相关算法、半峰值检测算法、多项式拟合算法、三点峰值检测算法和基于Steger的峰值检测算法，但是他们都是单峰检测算法。蒙特卡洛算法由于其自身的非线性特性，所以寻峰精度受到限制，无法达到峰值检测精度的要求；虽然三点寻峰算法的寻峰精度相比较传统算法有了大幅度的提高，但是在寻峰过程中没有考虑到光谱峰的不对称性；多项式拟合算法和高斯拟合算法虽然比其他算法的寻峰精度高，但是它们对谱型要求较为严格；基于Steger的寻峰算法对于FBG信号的处理是通过提取图像灰度曲线的峰值检测方法，它与超高斯模型相结合来实现不对称峰形的寻峰，但是由于其模型参数的选择对寻峰的准确性有着较大的影响，所以该算法在应用上会受到限制。对于分布式传感器网络的反射光谱，以上算法都不能有效的解决多峰检测问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法，能够解决现有的FBG多峰光谱的寻峰方法存在的检测精度低、没有考虑光谱峰的不对称性、谱型要求高和模型参数选择困难等问题。
[0005]本申请的技术方案是一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法，所述方法包括：
[0006]S1：获取入射光穿过FBG后得到的FBG多峰光谱；
[0007]S2：基于希尔伯特变换公式对FBG多峰光谱进行分割，得到若干个FBG单峰光谱以及相应于每个FBG单峰光谱的初始峰值位置；
[0008]S3：基于对称性修正高斯函数对每个FBG单峰光谱的初始峰值位置进行修正，得到相应于每个FBG单峰光谱的精确峰值位置。
[0009]可选地，所述对称性修正高斯函数如下所示：
[0010]H
EMG
(λ)＝f(λ)*H(λ)；
[0011][0012][0013][0014]式中，H
EMG
(λ)表示对称性修正高斯函数；
[0015]H(λ)表示指数修正高斯函数；
[0016]f(λ)表示FBG单峰光谱的高斯轮廓近似公式；
[0017]τ表示修正系数；A表示最大反射率；
[0018]λ表示波长；λ
B
表示FBG单峰光谱的中心波长或初始峰值位置；
[0019]Δλ
B
表示反射光谱的3dB带宽；
[0020]S
L
和S
R
分别表示FBG单峰光谱中以λ
B
为分界点的左半峰面积和右半峰面积。
[0021]有益效果：
[0022]本申请通过对称性修正高斯函数对每个FBG单峰光谱的初始峰值位置进行修正，对谱型要求不高，充分地考虑了光谱峰的不对称性，也无需精确选择模型参数，相比于现有技术，在应用后大幅度地提高了检测精度，所以，本申请通过能够解决现有的FBG多峰光谱的寻峰方法存在的检测精度低、没有考虑光谱峰的不对称性、谱型要求高和模型参数选择困难等问题。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本申请实施例中一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法的流程示意图；
[0025]图2为本申请实施例中一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法的逻辑示意图；
[0026]图3为本申请实施例中FBG单峰光谱的光谱示意图；
[0027]图4为本申请实施例中FBG多峰光谱的光谱示意图；
[0028]图5为本申请实施例中实验装置原理示意图；
[0029]图6为本申请实施例中指数修正高斯函数和对称性修正高斯函数对单峰光谱进行拟合的对比示意图。
[0030]图中，1
‑
宽带光源；2
‑
光隔离器；3
‑
环形器；4
‑
耦合器；5
‑
解调器；6
‑
电脑；7
‑
光谱仪；8
‑
高低温循环箱。
具体实施方式
[0031]下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
[0032]一、实施例一
[0033]本申请实施例为一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法，如图1所示，图1为本申请实施例中一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法的流程示意图，方法包括：
[0034]S1：获取入射光穿过FBG后得到的FBG多峰光谱。
[0035]具体地，FBG是一种在纤芯内部形成空间相位周期性分布的光栅，起着窄带反射器的作用。当入射光从光纤中穿过FBG后，满足布拉格相位条件的光将被反射，不满足布拉格相位条件的反射光效果要相对较弱。
[0036]从反射光谱的角度看FBG相当于一个波长选择器。大多数的FBG解调系统是反向解调，其关键是对布拉格波长偏移的检测。因为布拉格波长对应其反射光谱的峰值位置，所以寻峰解调算法对于提高峰值检测精度起着至关重要的作用。
[0037]S2：基于希尔伯特变换公式对FBG多峰光谱进行分割，得到若干个FBG单峰光谱以及相应于每个FBG单峰光谱的初始峰值位置。
[0038]具体地，如图3所示，图3为本申请实施例中FBG单峰光谱的光谱示意图，图2显示FBG单峰光谱具有窄带、两侧陡峭和高反射率等典型特征，但是当产生光源波动、生产制作、外部环境等因素的干扰时，反射光谱形状也会受到相应的影响，如波形不对称、旁瓣和顶部波动等特征。高温退火可以有效的抑制旁瓣的产生，平滑去噪是消除顶部波动的常用方法。
[0039]为了将多峰光谱进行预定位，首先对光谱信号进行了希尔伯特变换。信号经过希尔伯特变换后的相位发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取入射光穿过FBG后得到的FBG多峰光谱；S2：基于希尔伯特变换公式对FBG多峰光谱进行分割，得到若干个FBG单峰光谱以及相应于每个FBG单峰光谱的初始峰值位置；S3：基于对称性修正高斯函数对每个FBG单峰光谱的初始峰值位置进行修正，得到相应于每个FBG单峰光谱的精确峰值位置。2.根据权利要求1所述的一种基于对称性修正高斯函数的FBG多峰光谱用寻峰方法，其特征在于，所述对称性修正高斯函数如下所示：H
EMG
(λ)＝f(λ)*H(λ)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：江虹，李淼，谈志军，袁幸，叶晗博，邵向鑫，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司培训中心，
类型：发明
国别省市：