[发明专利]一种基于FBG光谱奇偶分解的精确寻峰方法

说明书

本发明一种基于FBG光谱奇偶分解的精确寻峰方法，包括以下步骤：把光谱信号波长所对应的幅值生成一元原始数列，判断数列的长度是奇数还是偶数；以原始数列的每个元素为中心，在数列前面或者后面添加若干0元素，生成以该元素为中心的左右对称数列；对生成数列整体进行前后翻转；原始数列和生成数列进行减操作，并寻找相减后数列的最大值；每个作为中心的原始数列的元素都对应着一个数列中的最大值，寻找最大值里的最小值，最小值所对应的波长即为FBG光谱的中心波长。本发明考虑了噪声和光谱不对称问题，与寻找光谱最大值、Steger、Monte Carlo方法相比，提高了抗噪声能力；与高斯拟合和非对称高斯方法相比，在传感精度不变的情况下，减少了运算量。

技术领域

本发明属于光纤传感系统的信号处理领域,更具体地说它涉及一种基于FBG光谱奇偶分解的精确寻峰方法。

背景技术

对FBG(Fiber Bragg Grating，即为光纤布拉格光栅)中心波长的监测可以用来测量温度、应变、位移、加速度等一些物理量。能否快速准确地从FBG光谱中计算出中心波长可评价寻峰方法的好坏程度。当前有很多寻峰方法，大致分为以下几类：(1)寻找光谱的最大值，比如直接寻峰法，半峰法，自适应寻峰法等；(2)对光谱进行高斯拟合，比如遗传方法，蚁群方法，神经网络方法等。这两种方法主要受噪声和光谱形状的影响较大。(3)最大值修正法，比如Steger方法(Qiaoni Wang,Yuanhong Yang.A FBG spectrum peak detectiontechnique based on steger image algorithm[J].Acta optica sinica,34(8):0810004)；(4)高斯拟合修正法，比如非对称高斯模型修正法，光谱左右面积修正法。这两种方法虽然提高了寻峰的精度，但运算量也有所提高。(5)Monte Carlo方法(AndressOTHONOS,Kyriacos KALLI.Fiber gratings fundamentals and applications intelecommucations and sensing[M].Norwood:ARTECH HOUSE,1999,318-319)，用以寻找光谱的重心，这种方法虽然简单，但中心波长的误差比较大。

上述寻峰方法或多或少出现受噪声、波形变化影响较大，或者运算过于复杂的问题。因此基于“非对称高斯光谱在重心位置进行奇偶分解时，与在该光谱的其他点进行奇偶分解相比，其奇函数的最大值是最小的”理论的启示(HeféC.Lefèvre著，张桂才、王巍译.《光纤陀螺仪》[M].国防工业出版社，2002年第一版，203-218.)，本发明提出一种基于FBG光谱奇偶分解的精确寻峰方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种基于FBG光谱奇偶分解的精确寻峰方法。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：1.一种基于FBG光谱奇偶分解的精确寻峰方法，其特征在于：在该方法中，包括以下步骤：

步骤一：把光谱信号波长所对应的幅值生成一元原始数列，判断数列的长度是奇数还是偶数；

步骤二：以原始数列的每个元素为中心，在数列前面或者后面添加若干0元素，生成以该元素为中心的左右对称数列；

步骤三：对步骤二生成数列整体进行前后翻转；

步骤四：原始数列和步骤三生成数列进行减操作，并寻找相减后数列的最大值；

步骤五：每个作为中心的原始数列的元素都对应着一个步骤四数列中的最大值，寻找这些最大值里的最小值，最小值所对应的幅值波长即为FBG光谱的中心波长。

在上述技术方案中，步骤二实现了FBG光谱沿x轴平移，并与y轴相交的过程，为FBG原始光谱离散化做准备。

在上述技术方案中，步骤三实现了平移后的FBG光谱与y轴镜像的光谱。