[发明专利]光纤光栅谱峰高精度快速寻峰方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感领域，尤其涉及一种光纤光栅谱峰高精度快速寻峰方法。 

背景技术

随着光纤传感技术的发展，光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、耐腐蚀、高绝缘性、测量范围广、便于复用成网等优点，在土木工程、航空航天、石油化工、电力、医疗、船舶工业等领域获得了广泛应用。当外界作用在光纤光栅传感器上的温度或应变发生变化时，光纤光栅的反射谱或透射谱中心波长会发生变化，因此，寻找光纤光栅谱峰峰值的精确位置是光纤光栅传感中的一项关键技术，快速、准确地寻峰方法是保证光纤光栅传感系统实时性和精度的必要条件。目前，常用的寻峰算法有蒙特卡罗算法、直接比较法、二次插值数值微分法、一般多项式拟合法、多项式-高斯公式拟合法等，利用上述方法寻峰，精度低、运算量大，在对传感精度要求比较高时，不能满足要求，另外，某些应用场合需要用微处理器替代PC机实现寻峰，采用上述方法时会严重影响整个传感系统的实时性。因此，研究光纤光栅谱峰高精度快速寻峰方法是测量工作的需要。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于光纤光栅传感系统中的光纤光栅谱峰高精度快速寻峰方法，实现光纤光栅谱峰峰值位置的精确定位，解决现有寻峰方法中寻峰精度低、运算量大的问题。 

本发明通过以下方法与步骤来实现：1)首先根据光纤光栅反射谱多个峰值中的最大值及信噪比，确定寻峰时采用的阈值；2)根据设定的反射谱的宽度和形状特点，判断波峰是光纤光栅反射峰还是噪声形成的峰，并记录光纤光栅反 射峰的起始点和结束点的横坐标值；3)在反射峰两侧找到比光纤光栅反射峰最大值低3dB的左右两个点，然后将两个点对应的横坐标数值求和后除2，得到峰值所在位置。 

为了确定寻峰时采用的阈值，根据光纤光栅反射谱数据中多个峰值的最大值及信噪比确定相对阈值relThreshold和绝对阈值absThreshold两个参数。寻峰时，先将反射谱数据最大值与relThreshold的差值作为有效阈值；若通过relThreshold设定的有效阈值小于absThreshold，则令有效阈值threshold＝absThreshold。 

判断波峰是光纤光栅反射峰还是噪声形成的峰时，利用有效阈值threshold分别减、加H得到两个参数thresholdLow和thresholdHigh。通过比较反射峰左侧thresholdLow和thresholdHigh之间数据的关系，判断是否存在上升沿，如果存在上升沿，再采用相同方法判断反射峰右侧thresholdHigh和thresholdLow之间是否存在下降沿。如果上升沿和下降沿都存在，则说明此处为一个波峰，进一步判断当end-start大于波峰宽度width时，则认定该峰为光纤光栅的反射峰，否则，则判定该峰为噪声形成的波峰。 

在寻找光纤光栅反射峰两侧比最大值低3dB的左右两个点时，将光纤光栅反射峰视为对称峰，利用三角形的相似性得到如下关系式： 

f(x1)-left3dBf(x1)-f(x1-1)=x1-left3dBPosx1-(x1-1)]]>

由此推出峰值点的准确位置表达式：