[发明专利]一种光纤光栅与法帕腔复合传感信号解耦方法

说明书

本发明公开的一种光纤光栅与法帕腔复合传感信号解耦方法，属于光纤传感技术领域。本发明通过对复合传感器反射光谱信号进行光谱峰值检测和光谱信号解耦得到峰值差序列，通过波长解算模块解耦出光纤光栅传感器的波长和用于光纤法帕传感器的腔长计算的光纤法帕传感器的反射光谱峰值序列，通过光波频率插值重采样、光程差自校准和腔长解算模块得到光纤法帕传感器的腔长。本发明通过一套解调装置同时实现光纤光栅传感器和光纤法帕传感器的解调，得到光纤光栅传感器的波长和光纤法帕传感器的腔长，且能够提高测量分辨率。本发明能够显著降低成本，也有利于更加灵活地复用光纤光栅传感器和光纤法帕传感器。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种光纤光栅与法帕腔复合传感信号解耦方法。

技术背景

光纤光栅传感器和光纤法帕传感器是光纤传感器的典型代表，两者各有所长，均得到了广泛的应用。充分结合两类传感器的优势，可以组成的光纤光栅与法帕腔复合传感器，这大大拓展了光纤传感应用的场合。在这种情况下，如果采用两套独立的解调装置分别对光纤光栅传感器、光纤法帕传感器的传感信号进行解调，虽然在技术上比较成熟，但同时也增加了解调系统的复杂程度，降低了系统的可靠性，明显提高了解调成本。因此，对光纤光栅与法帕腔复合传感器信号进行解耦技术研究是必要的，能够解决用一套解调装置同时完成光纤光栅传感器波长值和光纤法帕传感器腔长值的解调难题。

发明内容

本发明公开的一种光纤光栅与法帕腔复合传感信号解耦方法要解决的技术问题是：通过一套解调装置同时实现光纤光栅传感器和光纤法帕传感器的解调，得到光纤光栅传感器的波长和光纤法帕传感器的腔长，且能够提高测量分辨率。利用所述解耦方法对光纤光栅与法帕腔复合传感器进行解调，能够显著降低成本，也有利于更加灵活地复用光纤光栅传感器和光纤法帕传感器。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种光纤光栅与法帕腔复合传感信号解耦方法，通过对复合传感器反射光谱信号进行光谱峰值检测和光谱信号解耦得到峰值差序列，通过波长解算模块解耦出光纤光栅传感器的波长和用于光纤法帕传感器的腔长计算的光纤法帕传感器的反射光谱峰值序列，最后通过光波频率插值重采样、光程差自校准和腔长解算模块得到光纤法帕传感器的腔长。

本发明公开的一种光纤光栅与法帕腔复合传感信号解耦方法，通过对复合传感器反射光谱信号进行解耦处理分析，得到光纤光栅传感器的波长和光纤法帕传感器的腔长，包括如下步骤：

步骤一：通过自适应半峰检测模块101查找得到复合传感器反射光谱峰值序列[λ₁,λ₂,…,λ_n]，其中λ₁,λ₂,…,λ_n为反射光谱中的n个峰值的波长值；

步骤二：光谱信号解耦模块102，将反射光谱峰值序列[λ₁,λ₂,…,λ_n]的相邻谱峰对应的波长两两相减，计算出相邻的两个谱峰之间的波长间隔，得到峰值差序列[Δλ₁,Δλ₂,…,Δλ_n-1]，其中Δλ₁,Δλ₂,…,Δλ_n-1为反射光谱中的n-1个峰值的波长差值；

步骤三：通过波长解算模块103计算峰值差序列的平均值，找到谱峰序列相比于峰值差序列的平均值中的最小值索引M，解算出光纤光纤光栅传感器的波长为λ_M；

步骤四：通过腔长解耦模块104将波长解算模块103中解耦用的光纤光栅波长λ_M去除后，得到光纤法帕传感器的反射光谱峰值序列L＝[L₁,L₂,…,L_J]，其中L₁,L₂,…,L_J为反射光谱中去除λ_M后的J个峰值的波长值；