【摘 要】
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随着社会进步和科学技术的发展,传感技术得到了广泛的应用。超弱光纤光栅(Ultraweak FBG)作为光纤光栅传感光纤传感领域的新的类型,具有对光信号传输时损耗小、机械强度高、
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随着社会进步和科学技术的发展,传感技术得到了广泛的应用。超弱光纤光栅(Ultraweak FBG)作为光纤光栅传感光纤传感领域的新的类型,具有对光信号传输时损耗小、机械强度高、复用能力强等优点,已经成为传感领域不可替代的研究方向之一。采用超弱光纤光栅构成的新一代光纤光栅传感网络具有大容量、长距离、高精度等特点,可以满足当大型工程成千上万个监测点的需要。本文在研究国内外光纤光栅传感技术的基础上,以大容量光纤光栅传感网解调技术和系统作为研究对象,研究超弱光纤光栅阵列的光谱特性,针对去噪和峰值检测,提出有效的去噪方案和相应的解调算法改进,最终实现传感网络的大容量高精度解调。信号处理部分是确保解调系统精确性的重要环节,本文针对传感解调系统的采集信号进行研究,采用在小波阈值去噪的基础上进行改进和重构。实验表明:该方法既克服了硬阈值函数本身的不连续性,又避免了软阈值函数固有的偏差问题,提高了信号的重构精度,对传感信号预处理达到很好的去噪效果。光谱中心波长的精确定位是衡量传感网络解调技术关键,本文分析了常用的寻峰算法及各其优缺点,并针对被采样的光纤光栅信号含有干扰信号的问题,提出一种应用于大容量传感网络的抗噪声干扰高速寻峰算法。该算法引入加权因子加入到最小二乘(WLS)拟合算法结合非对称高斯修正(AG)对反射光谱的中心波长定位,提出WLS-AG算法可以实现高精度寻峰。最后通过测试比较几种不同寻峰算法的性能,验证了本文提出算法的可行性。搭建了大容量超弱光纤光栅传感网解调系统测试平台,通过温度传感实验表明:运用本文提出算法搭建的系统,在0℃~50℃温度测试范围内,解调线性拟合度可以达到0.997以上,解调系统的温度平均误差大约为0.3℃以内,具有良好的应用参考价值。
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