[发明专利]一种基于小波分解的光纤光栅光谱信号调制系统

说明书

本公开的基于小波分解的光纤光栅光谱信号调制系统，包括：光纤光栅光谱获取模块、光谱分解模块、阈值处理模块、重构器和寻峰算法模块；光纤光栅光谱获取模块用于采集光纤光栅光谱信号；光谱分解模块用于利用小波分解算法将所述光纤光栅光谱信号分解为多个局部特征信号；阈值处理模块用于利用小波硬阈值去噪方法对局部特征信号的噪声进行滤波；重构器用于重构经过滤波后的局部特征信号为去噪后的光纤光栅光谱信号；寻峰算法模块用于利用质心法对去噪后的光纤光栅光谱信号进行寻峰得到光纤光栅光谱信号调制结果。能够解决光谱噪声限制光纤光栅类传感器精度的技术问题，提高光纤光栅类传感器的精度。

技术领域

本发明属于光纤光栅技术领域，特别涉及一种基于小波分解的光纤光栅光谱信号调制系统。

背景技术

随着光纤光栅类传感器在结构健康监测、周界安防等领域的应用，光纤光栅光谱解调技术得到的快速发展。由于其重量轻、体积小、成本低和免疫电磁干扰的特点，光纤光栅类传感器正在吸引越来越多的关注。光纤光栅类传感器是通过对光纤光栅光谱的峰值进行追踪来进行解调的。高精度传感技术是的一个重要发展方向，在水声探测、地球物理测量等领域都有广泛的应用需求，为了提高光纤光栅类传感器的精度目前已经有遗传算法和蚁群算法应用于光纤光栅光谱的寻峰，通过建立相应的目标函数，根据实验结果选择合适的参数组合，提高了寻峰算法的精度。但是以上光纤光栅类传感器寻峰算法的精度主要受限于光纤光栅光谱噪声，光纤光栅光谱噪声包括激光强度噪声、激光频率噪声、散弹噪声和环境中的随机扰动。

现有技术中，采用复杂的遗传算法、蚁群算法用于实现对光纤光栅光谱寻峰，可以提高光纤光栅传感器的精度，但是依旧受光纤光栅光谱噪声的影响。

针对光谱噪声限制光纤光栅类传感器精度的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足之一，提供了一种基于小波的光纤光栅光谱信号调制系统，能够解决光谱噪声限制光纤光栅类传感器精度的技术问题，提高光纤光栅类传感器的精度。

根据本公开的一方面，本公开提出了一种基于小波的光纤光栅光谱信号调制系统，所述系统包括：光纤光栅光谱获取模块、光谱分解模块、阈值处理模块、重构器和寻峰算法模块；

其中，所述光纤光栅光谱获取模块，用于采集光纤光栅光谱信号；

所述光谱分解模块，用于利用小波分解算法将所述光纤光栅光谱信号分解为多个局部特征信号；

所述阈值处理模块，用于利用小波硬阈值去噪方法对所述局部特征信号的噪声进行滤波；

所述重构器，用于重构经过滤波后的局部特征信号为去噪后的光纤光栅光谱信号；

所述寻峰算法模块，用于利用质心法对去噪后的光纤光栅光谱信号进行寻峰，得到所述光纤光栅光谱信号调制结果。

在一种可能的实现方式中，所述小波分解算法为：

其中，t为时间，x(t)为光纤光栅光谱信号，c_i(t)为局部特征信号，r(t)为残余量。

在一种可能的实现方式中，所述光纤光栅光谱信号经小波分解算法分解后还输出一组与局部特征信号对应的小波分解系数w_j，j为正整数。

在一种可能的实现方式中，所述利用小波硬阈值去噪方法对所述局部特征信号的噪声进行滤波，包括：

如果小波分解系数w_j小于预设阈值α，则去除小波分解系数w_j所对应的局部特征信号，否则，保留小波分解系数w_j所对应的局部特征信号。

在一种可能的实现方式中，利用小波硬阈值去噪方法对所述局部特征信号的噪声进行滤波后，得到小波估计系数w_k，