[发明专利]一种滤除光纤布拉格光栅传感器解调中脉冲杂波的方法

说明书

一种滤除光纤布拉格光栅传感器解调中脉冲杂波的方法，其步骤如下：一，搭建光纤光栅解调仪光路与电路硬件平台，并进行光纤光栅解调，使用现场可编程逻辑门阵列进行高速AD采集；二，实时读取AD采样值，并设定一个“判峰阈值”，即采样值超过该阈值就假定有峰值产生，并记下此时的位置和最大数据值；三，当前采样值开始小于阈值时，算出从最开始大于阈值到最开始小于阈值间的距离d；四，进行脉冲干扰信号滤波，设定“展宽阈值”；通过以上步骤，实现了对光纤布拉格光栅解调过程中存在的脉冲干扰的滤波，达到了提高光纤布拉格光栅解调准确度和稳定性的效果，解决了实际应用中光纤布拉格光栅解调受脉冲干扰影响的实际问题。

技术领域

本发明提供一种滤除光纤布拉格光栅传感器解调中脉冲杂波的方法，它涉及一种对光纤布拉格光栅传感器解调系统中经过光电转换、高速模数转换(即“AD”)并进行采集后得到的数字信号存在的脉冲杂波的滤除方法,属于结构健康监测技术领域。

背景技术

光纤布拉格光栅是一种基于改变光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅。其中心波长随温度、应力等外界影响因素的改变而变化。近年来，光纤布拉格光栅以其绝缘、抗电磁干扰、抗腐蚀、质量小等多方面优势，广泛应用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域。随着应用领域的拓广，对光纤布拉格光栅传感器解调精度和稳定性的要求也越来越高。

在光纤光栅解调算法中，数字滤波是提高解调精度的一个极为重要的方面。现今大多数解调方法中多采用加权平均值滤波、滑动平均值滤波等方法对AD采集的数字信号进行滤波，以达到平整波形、滤除高频小信号的目的。但是对于数字信号中存在的脉冲信号的干扰不能起到较为有效的滤除作用，并且会影响波形的灵敏度。另一方面，数字滤波中对于脉冲干扰多采用防脉冲干扰平均滤波方法，但这种方法用于光纤光栅解调数字信号的滤波时会对光纤布拉格光栅反射谱信号造成一定的影响。基于以上现状和问题，提出一种滤除光纤布拉格光栅传感器解调中脉冲杂波的方法。

发明内容

本发明的目的是：

针对光纤布拉格光栅解调过程中经光电转换、高速AD采集后数字信号中存在的脉冲干扰信号，提出一种在不影响光纤布拉格光栅反射谱信号的条件下，滤除脉冲干扰信号的方法，从而提高光纤布拉格光栅解调的精度和稳定性。

本发明一种滤除光纤布拉格光栅传感器解调中脉冲杂波的方法，其具体步骤如下：

步骤一，搭建光纤光栅解调仪光路与电路硬件平台，并进行光纤光栅解调，使用现场可编程逻辑门阵列(即“FPGA”)进行高速AD采集；

步骤二，实时读取AD采样值，并设定一个“判峰阈值”，设为DATA，即采样值超过该阈值就假定有峰值产生，并记下此时的位置和最大数据值(为了说明本发明中滤除脉冲干扰信号的效果，默认采用直接寻峰法进行实验，并观测光纤布拉格光栅中心波长解调结果)，继续读取AD采样值，若采样值大于上一刻数据的最大值，对最大值和位置进行实时更新，直到当前采样值小于“判峰阈值”。

步骤三，当前采样值开始小于阈值时，算出从最开始大于阈值到最开始小于阈值间的距离d，设为“峰值范围”，即光纤布拉格光栅反射光谱中心波长可能存在的位置范围；并记下此时峰值范围中的最大值DATA_MAX及其对应的位置NUM_MAX；

步骤四，进行脉冲干扰信号滤波，设定“展宽阈值”，设为D，若峰值范围为d小于展宽阈值D，则判断该峰为脉冲干扰信号，舍弃该峰值范围内的最大值DATA_MAX及其对应的位置NUM_MAX，并重复步骤二至步骤四；若峰值范围d大于展宽阈值D，则判断该峰为正常光纤布拉格光栅反射光谱对应的峰值。进行进一步的解调，输出中心波长；

其中，在步骤一中所述的“FPGA”，是指现场可编程逻辑门阵列，所述的“AD”是指模数转换；