[发明专利]一种用于小波奇异性检测的光纤光栅传感系统

说明书

本发明提供了一种用于小波奇异性检测的光纤光栅传感系统，所述系统按照光路方向依次包括：光源、有源光纤、环形器、光纤光栅传感器、解调仪105，以及最后的输出连接到用户接口，其中，光源用于发出激光光束，所述激光光束经有源光纤进入到环形器，并进一步入射至光纤光栅传感器，解调仪用于解调从光纤光栅传感器反射回来的反射光谱数据，对采集光纤光栅反射谱数据进行光纤光栅传感解调寻峰。本发明寻峰效果更好，更接近真实值。

本申请是申请日为2016年03月09日，申请号为CN201610131661.7，发明名称为基于小波奇异性检测的FBG传感解调寻峰方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅传感解调寻峰方法，特别涉及一种用于小波奇异性检测的光纤光栅传感系统。

背景技术

通常，光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是目前最具有代表性的光纤无源器件之一，它具有抗电磁干扰、动态范围宽、耐腐蚀、灵敏度高、质量轻和体积小、可埋入智能结构等特点，在各物理量的传感应用中有着广阔前景。光纤光栅传感系统的基本组成如图1所示。光纤光栅传感器是通过检测其中心波长的漂移来检测温度或应变等被测物理量的变化，因此光纤光栅传感器的波长峰值位置的确定至关重要。

在已有的研究中，常见的寻峰算法有：质心法(功率加权平均法)、高斯拟合法，多项式拟合，三次样条拟合，基于RBF(径向基函数)拟合，遗传算法及蚁群算法等。但在光纤光栅传感解调信号布拉格中心波长漂移的实时瞬态特性分析上，常用寻峰算法存在严重不足，因此，需要一种用于小波奇异性检测的光纤光栅传感系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于小波奇异性检测的光纤光栅传感系统，所述系统按照光路方向依次包括：

光源、有源光纤、环形器、光纤光栅传感器、解调仪105，以及最后的输出连接到用户接口，其中，光源用于发出激光光束，所述激光光束经有源光纤进入到环形器，并进一步入射至光纤光栅传感器，解调仪用于解调从光纤光栅传感器反射回来的反射光谱数据；

所述解调仪采集光纤光栅反射谱数据进行光纤光栅传感解调寻峰，包括：

a)采集光纤光栅反射谱数据；

b)通过设置光强阀值将采集的光纤光栅反射谱分成多段；

c)对每段光纤光栅反射谱进行三次样条插值；

d)利用Mexhat小波进行多尺度小波变换；

e)依次获得各尺度上小波变换的模极大值并根据所述模极大值得到小波变换峰的道址；

f)判断各尺度小波变换峰的道址是否为峰顶点位置，如果不是则返回步骤e)，如果是则进入步骤g)；

g)根据光纤光栅反射谱的像素点与波长对应关系式，计算得出峰顶点位置对应像素点位置处的中心波长值。

优选地，所述小波基包括Daubechies(dbN)小波、coiflet(coifN)小波、Morlet小波、Meyer小波、样条小波和Mexican hat小波。

优选地，选取Mexican hat小波进行寻峰分析。

优选地，所述解调仪与用户接口相连接，通过分析反射光谱数据而检测出温度或应变等被测物理量的变化。

优选地，所述步骤d中选择的小波基要满足一定区间的紧支撑和足够的消失矩阶数。

优选地，在光纤光栅传感解调系统的寻峰算法中，光纤光栅的反射谱输出强度可以用式(1)近似表示：