基于相位斜率定位中心波峰的低相干干涉解调方法，利用低相干干涉测量外界大气压力，法布里-珀罗传感器将大气压力转化为腔长信息，当腔长引起的光程差和干涉仪扫描的光程差相匹配时形成干涉条纹。该方法首先对相位斜率和中心波峰峰值位置进行标定，通过多项式曲线拟合得到拟合系数；解调时，将相位斜率代入拟合表达式得到中心波峰峰值位置的估测值，与该估测值最近的波峰位置即为中心波峰峰值位置，从而实现解调。标定用的相位斜率的获取：对干涉信号进行离散傅立叶变换得到相位信息，然后对相位进行展开，最后对频率-展开后相位进行最小二乘线性拟合得到斜率；标定用的中心波峰峰值位置以压强-峰值位置的单调一致性为依据，通过递归比较得到。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于光纤传感领域。
技术介绍
低相干干涉能够将外界被测物理量的变化反映在干涉条纹的平移信息上，不同于激光干涉得到的等幅干涉条纹，低相干干涉只在零光程差附近的局部位置产生明显的干涉条纹，对比度存在较大差异，更容易获取干涉条纹的平移信息，测量范围也不再局限于激光测量中的X/4，因此，低相干干涉在光纤传感领域得到极大的应用，目前已广泛应用于温度、压力、折射率、位移等物理量的测量，此外在物体三维形貌检测和光学相干层析也有应用。干涉条纹平移信息的获取主要有两种方法一种方法是直接定位零光程位置，通过追踪零光程差位置的平移来获得整个干涉条纹的平移，利用干涉条纹的对比度或者包络峰值都可以实现零光程位置的定位，但是当信噪比较低时很难实现高精度定位；此外，还可以通过定位中心波峰的峰值位置来获取干涉条纹的平移信息，实验结果表明中心波峰的峰值位置比干涉条纹包络的峰值位置能更准确地反映整个干涉条纹的平移信息，但是中心波峰的准确定位问题目前还没有得到很好的解决，限制了该方法的应用；另一种方法是将干涉条纹的平移信息转化为相位信息，建立被测物理量和相位的一一对应关系，在频域实现低相干干涉的解调，相位斜率法、相移法和空间频域算法等都是基于相位提出的解调方法。随着低相干干涉技术的发展，这两类解调方法都得到了逐步改进和完善，本专利技术专利通过综合上述两类方法提出了一种新的解调方法，该方法通过频域的相位斜率定位中心波峰，巧妙地结合了频域和时域信息，解决了中心波峰的准确定位问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决中心波峰的准确定位问题，提供一种。该方法利用相位斜率确定干涉条纹中心波峰的峰值位置，提高通过直接获取干涉条纹平移量进行解调的解调精度。本专利技术提供的，采用低精度的相位斜率解决中心波峰的高精度定位问题，通过中心波峰峰值位置的平移量来反映光程差的改变，进而实现高精度的解调，具体步骤是第I、进行标定实验建立相位斜率和中心波峰峰值位置的--映射关系；第2、以相位斜率为自变量，中心波峰峰值位置为因变量，通过三次多项式拟合得到拟合表达式J = /，其中%为相位斜率，Y为中心波峰峰值位置；ailail第3、解调时，将相位斜率值代入拟合表达式得到中心波峰峰值位置的估测值，然后对干涉信号进行傅立叶滤波，在滤波后信号中寻找与估测值最接近的极大值点，该极大值点即为中心波峰峰值位置。第I步所述的相位斜率和中心波峰峰值位置的对应关系的建立方法是首先通过标定实验分别得到压强-相位斜率、压强-中心波峰峰值位置曲线，然后通过中间变量压强得到相位斜率-中心波峰峰值位置关系曲线。第I步和第3步所述的相位斜率的获取方法是首先对采集的离散干涉信号X(k)权利要求1.一种，其特征在于该方法采用低精度的相位斜率解决中心波峰的高精度定位问题，通过中心波峰峰值位置的平移量来反映光程差的改变，进而实现高精度的解调，具体步骤是第I、进行标定实验建立相位斜率和中心波峰峰值位置的一一映射关系；第2、以相位斜率为自变量，中心波峰峰值位置为因变量，通过三次多项式拟合得到拟合表达式2.根据权利要求书I所述的方法，其特征在于第I步所述的相位斜率和中心波峰峰值位置的关系曲线的获取方法是首先通过标定实验分别得到压强-相位斜率、压强-中心波峰峰值位置曲线，然后通过中间变量压强得到相位斜率-中心波峰峰值位置曲线。3.根据权利要求书I所述的方法，其特征在于第I步和第3步所述的相位斜率的获取方法是首先对采集的离散干涉信号x(n)进行离散傅立叶变换转换到频域X(k)，4.根据权利要求书3所述的方法，其特征在于相位展开的具体方法是相位随着频率的增大呈单调减小，这是相位展开的理论依据，具体按照下面的递归表达式进行相位展开 Jcp(i +1) = cp(i +u[<p(i + 1)- cp5.根据权利要求书2所述的方法，其特征在于压强-中心波峰峰值位置对应关系的获取方法是随着压强的单调增大，中心波峰的峰值位置会发生单调平移，这是压强-中心波峰峰值位置关系曲线获取的依据，具体步骤为首先对起始压强下得到的干涉信号进行傅立叶滤波，以滤波后信号幅值最大处对应的CCD像素数为中心波峰峰值的基准位置；当压强以一定压强间隔增大到另一压强时，同样对干涉信号进行傅立叶滤波，在滤波后信号的所有极大值点中寻找第一个比起基准位置小的极大值点，该极大值点即为该压强下的中心波峰峰值位置，其中一定压强间隔的确定方法是保证压强变化引起的中心波峰峰值位置的平移量不大于干涉条纹的波长X ;依次类推，重新定义该压强下确定的中心波峰峰值位置为基准位置，当压强继续单调增大时，以上述同样的方法继续确定中心波峰峰值位置，如此循环往复，便获得了压强-中心波峰峰值位置的关系曲线。全文摘要，利用低相干干涉测量外界大气压力，法布里-珀罗传感器将大气压力转化为腔长信息，当腔长引起的光程差和干涉仪扫描的光程差相匹配时形成干涉条纹。该方法首先对相位斜率和中心波峰峰值位置进行标定，通过多项式曲线拟合得到拟合系数；解调时，将相位斜率代入拟合表达式得到中心波峰峰值位置的估测值，与该估测值最近的波峰位置即为中心波峰峰值位置，从而实现解调。标定用的相位斜率的获取对干涉信号进行离散傅立叶变换得到相位信息，然后对相位进行展开，最后对频率-展开后相位进行最小二乘线性拟合得到斜率；标定用的中心波峰峰值位置以压强-峰值位置的单调一致性为依据，通过递归比较得到。文档编号G01D5/26GK102607614SQ20121008640公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日专利技术者刘琨, 刘铁根, 吴凡, 孟祥娥, 尹金德, 江俊峰, 王双, 王少华, 秦尊琪 申请人:天津大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江俊峰，刘铁根，王少华，刘琨，尹金德，孟祥娥，王双，秦尊琪，吴凡，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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