[发明专利]一种白光干涉型光纤传感器的噪声信号处理方法

说明书

技术领域

本发明属于飞行控制领域，特别是涉及一种白光干涉型光纤传感器的噪声信号处理方法，应用于以CCD为解调元件的白光干涉型光纤传感器的白光干涉信号处理，目的是去除噪声，提高解调精度。

背景技术

白光干涉型光纤传感器一般采用法-珀腔作为传感器元件，其信号解调系统近年来有很大的发展，国内外都研制出使用CCD作为解调元件的信号解调系统，CCD是一种半导体器件，其固有的噪声比较大，影响了信号解调的精度。

加拿大Roctest公司生产了一种白光干涉型光纤传感器，这种传感器使用了Fizeau干涉仪解调专利技术（US patent#5202939/#5392117），能够达到0.002mm的分辨率，其中采用了CCD作为信号解调元件，但是有关的文献和专利中都没有描述这种白光干涉型光纤传感器的噪声信号处理算法。

国内的重庆大学也研制了一种采用CCD作为信号解调元件的白光干涉型光纤传感器，其中只采用了巴特沃兹低通数字滤波器进行噪声信号的抑制。

使用本发明提出的新型白光干涉型光纤传感器的噪声信号去除方法，只需要在原有信号处理系统中增加一些代码，可以在现有数字信号处理芯片DSP上实现。

发明内容

本发明的目的是提出一种白光干涉型光纤传感器的噪声信号处理方法，使用背景噪声消除、取平均值和巴特沃兹低通滤波三种方法将白光干涉型光纤传感器的CCD解调系统的信号噪声去除。

本发明的技术方案是：一种白光干涉型光纤传感器的噪声信号处理方法，应用于白光干涉型光纤传感器CCD解调系统，所述噪声去除方法包括顺序执行的几个步骤：

步骤一、背景噪声数据的采集：在CCD上无光纤传感器信号的条件下，CCD的输出信号经过A/D转换器采集后存储为背景噪声数据一维数组N，数组长度与CCD像素数相等；

步骤二、含有背景噪声数据的采集：给CCD输入光纤传感器信号，CCD的输出信号经过A/D转换器采集后存储为含有背景噪声一维数组M_i；

步骤三、背景噪声数据的去除：将含有背景噪声的数组M_i减去背景噪声数组N，得到去除背景噪声数据之后的数组P_i；

步骤四、重复i-1(i>1)次步骤二和步骤三，获得i组去除背景噪声数据之后的数组P_i；

步骤五、平均值处理：将相邻X个时刻的数组P_i求得算术平均数组Q；

步骤六、低通滤波：采用数字低通滤波对Q进行低通滤波，滤掉信号中的高频噪声，完成噪声信号的处理。

优选地，步骤五中的X满足：X≥2。

优选地，步骤六采用巴特沃兹滤波方法进行低通滤波。

本发明的优点是：本发明采用背景噪声消除、取平均值和巴特沃兹低通滤波三种方法的组合将白光干涉型光纤传感器的信号噪声去除，具有算法简单高效的优点，能够在信号噪声去除的同时保证信号处理的实时性，可以显著提高白光干涉型光纤传感器的解调精度。本发明提出的白光干涉型光纤传感器的信号噪声去除算法可以方便地在现有的数字信号处理芯片DSP上实现。

附图说明

图1为一种白光干涉信号处理噪声去除方法的系统构成图；

图2至图6为本发明一实施例中间过程噪声曲线。

其中：1：背景噪声数据采集，2：含有背景噪声数据的采集，3：背景噪声数据的去除，4：算术平均值处理，5：低通滤波。

具体实施方式

下面以某一具体实例，对本发明做进一步详细说明。

一种白光干涉型光纤传感器的噪声信号处理方法，应用于白光干涉型光纤传感器CCD解调系统，所述噪声去除方法包括顺序执行的几个步骤：

步骤一、背景噪声数据的采集：采用东芝公司像素为3648的线阵CCD，型号为TCD1304，使用天津开希公司的CCD驱动器和A/D采集卡kx12USB-I，在CCD无光纤传感器信号的条件下，CCD的输出信号经过A/D转换器采集后存储为背景噪声数组N，数组N的第0至第1800单元为有效数据区间，以数组N的序号为横轴，以数组单元的数值大小为纵轴可以得到图2所示的背景噪声曲线；

步骤二、含有背景噪声数据的采集：给CCD输入光纤传感器信号，CCD的输出信号经过A/D转换器采集后存储为含有背景噪声数组M_i，背景噪声以数组M_i的单元序号为横轴，以数组单元的数值大小为纵轴可以得到图3所示的曲线；