一种高精度fbg传感信号寻峰方法
【专利摘要】本发明公开了一种高精度FBG传感信号寻峰方法，主要包括以下步骤：对采集到的FBG传感信号进行中值滤波处理，减少奇异点；对得到的数据进行差分和平滑处理；然后对每个数据点进行阈值判断得到峰值点；对满足阈值条件的峰值点及其附近数据点进行高斯拟合，经此修正后得到更精确的峰值点；进而计算得到FBG中心波长，以完成对外界物理量(如应力和温度)的解调。本发明的方法能够精确地找到FBG传感信号中的峰值点，可以有效地提高波长解调的精度。
【专利说明】一种高精度FBG传感信号寻峰方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤光栅传感【技术领域】，尤其涉及一种高精度FBG传感信号寻峰方 法。

【背景技术】
[0002] 随着光纤传感技术的快速发展，光纤光栅（Fiber Bragg Grating, FBG)传感器以 其抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘、高灵敏度、便于复用和低成本等特点，在交通隧道、石油石 化、电力系统、桥梁监测、重大装备安全检测等领域获得了广泛应用。光纤光栅传感器是一 种波长调制型器件，当作用在光纤光栅传感器上的应力或温度发生变化时，会引起光纤光 栅的中心波长发生变化，因此可以通过测量光纤光栅中心波长的偏移来获得外界物理量的 变化。所以寻找FBG传感信号中峰值点的准确位置对光纤光栅传感系统的精确测量至关重 要。
[0003] 目前常用的寻峰算法主要有直接法、一般多项式法、蒙特卡罗算法、基于径向函数 网络算法、蚁群算法等。但是面临的问题主要有两个：一是部分寻峰方法易于实现，但精度 不够；二是部分寻峰方法精度很高，但不易实现，求解速度太慢，具有高精度且求解速度快 的寻峰方法相对较少。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种高精度FBG传感信号寻峰方法，克服了其他寻峰方法 存在的不足，在寻峰具有高精度的同时，又满足实时性要求。
[0005] 本发明是这样实现的，一种高精度FBG传感信号寻峰方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :数据采集系统对FBG传感信号进行采集，对采集到的数据进行中值滤波；
[0007] 步骤2 :对中值滤波后的数据进行差分处理；
[0008] 步骤3 :对差分后的数据进行平滑处理；
[0009] 步骤4 :对平滑后的数据进行阈值判断，得到满足条件的峰值点X' peak ;
[0010] 步骤5 :对满足条件的峰值点及附近点进行高斯拟合，对峰值点进行修正，得到更 精确的峰值点xpeak;
[0011] 步骤6 :根据得到的峰值点及相关解调方案计算传感FBG中心波长λ。
[0012] 优选地，在步骤3中，所述平滑处理采用的是均值法，根据平滑窗口 k的大小对每 k个数据进行平均，平滑次数为2次，得到平滑后的数据。
[0013] 优选地，在步骤4中，所述阈值包括幅度阈值、斜率阈值和峰宽阈值，幅度阈值根 据采集到的FBG传感数据的幅值确定，斜率阈值和峰宽阈值根据FBG传感数据中半峰宽度 确定。
[0014] 优选地，在步骤5中，所述高斯拟合之后得到一个拟合曲线，然后取拟合曲线的极 大值点作为修正后的峰值点x pMk，使得峰值点的位置更加精确。
[0015] 优选地，在步骤6中，所述计算传感FBG中心波长λ时使用的解调方案是：选取两 个参考FBG，中心波长分别为入1和λ2，且满足< λ < λ2，对应的峰值点分别为七和 x2,在短波长范围内把波长与峰值点的关系简化为线性相关，取I λ「λ 2| = 500pm，根据峰 值点计算出传感FBG的中心波长为：
[0016]

【权利要求】
1. 一种高精度FBG传感信号寻峰方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :数据采集系统对FBG传感信号进行采集，对采集到的数据进行中值滤波； 步骤2 :对中值滤波后的数据进行差分处理； 步骤3 :对差分后的数据进行平滑处理； 步骤4 :对平滑后的数据进行阈值判断，得到满足条件的峰值点； 步骤5 :对满足条件的峰值点及附近点进行高斯拟合，对峰值点进行修正，得到更精确 的峰值点； 步骤6 :根据得到的峰值点及相关解调方案计算传感FBG中心波长。
2. 根据权利要求1所述的寻峰方法，其特征在于，在步骤3中，所述平滑处理采用的是 均值法，根据平滑窗口 k的大小对每k个数据进行平均，平滑次数为2次，得到平滑后的数 据。
3. 根据权利要求1所述的寻峰方法，其特征在于，在步骤4中，所述阈值包括幅度阈值、 斜率阈值和峰宽阈值，幅度阈值根据采集到的FBG传感数据的幅值确定，斜率阈值和峰宽 阈值根据FBG传感数据中半峰宽度确定。
4. 根据权利要求1所述的寻峰方法，其特征在于，在步骤5中，所述高斯拟合之后得到 一个拟合曲线，然后取拟合曲线的极大值点作为修正后的峰值点x peak，使得峰值点的位置 更加精确。
5. 根据权利要求1所述的寻峰方法，其特征在于，在步骤6中，所述计算传感FBG中 心波长λ时使用的解调方案是：选取两个参考FBG，中心波长分别为λ^Ρ λ2，且满足 < λ < λ2，对应的峰值点分别为11和12，在短波长范围内把波长与峰值点的关系简化为 线性相关，取I λ厂λ 21 = 500pm，根据峰值点xpeak计算出传感FBG的中心波长为：
【文档编号】G01D5/26GK104111082SQ201410331203
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】许雪梅, 李运龙, 杨兵初, 汪金辉, 李梦平 申请人:中南大学