光纤光栅传感信号解调方法的研究

光纤光栅编码信号解调是实现光纤光栅传感器实用化的关键技术之一。简单介绍了光纤布拉格光栅传感器的工作原理,并从波长转化量分类角度对光纤光栅的几种解调方法进行了分析比较。     

用于光纤传感的改进变分模态分解-DWT算法北大核心CSCD

大容量FBG传感网络解调系统中,信号去噪是影响FBG传感系统精确解调的重要因素。为了提高解调精度,本文提出一种以改进变分模态分解结合可调节半软阈值方法用于处理光纤信号。变分模态分解(VMD)将输入的信号分解为给定数量K个固有模态数(IMF),设置错误的K值会导致性能下降。本文在VMD的基础上添加4条约束条件,使其自适应的选取K值并减少了VMD的计算量,然后用新阈值函数进行去噪处理,最后通过温度测试实验,得到波长与温度的线性相关系数,评估性能与应用价值。实验结果表明,本文函数在连续性以及信号还原度均取得良好的效果。信噪比(SNR)相比于传统软、硬阈值平均提升了6.0162 dB、13.0003 dB,均方根误差(RMSE)平均降低了0.0442、0.1487。温度测试实验中温度与波长的线性相关系数为0.9992,能满足实际工程需求。     

光纤光栅传感系统信号解调技术

主要从四个方面介绍了光纤光栅传感系统的信号解调技术,即滤波解调技术、可调窄带光源解调技术、干涉解调技术和色散解调技术,并对以上各种解调技术的优缺点进行了分析和讨论。     

基于光子晶体光纤的光学传感

光子晶体光纤(PCFs)的应用在很多方面改善了传统光纤传感器的性能.基于 PCFs的光纤传感器对应力和液体折射率具有较高的传感精度以及更好的温度特性,并且可以灵活引入各种耦合结构单元组成干涉仪,介绍了基于光纤布拉格光栅(FBG)、长周期光栅(LPG)和干涉仪的PCFs传感器的基本构造、工作原理和最新的研究进展.     

改进小波阈值去噪方法处理FBG传感信号

为了精确获得光纤布拉格光栅(FBG)传感系统的波长漂移,通过分析传统阈值和阈值函数存在的不足,提出改进阈值选取策略,并构建一种新的阈值函数处理FBG信号;小波基和分解尺度的合理选取提升小波去噪性能,本文提出确定小波基和分解尺度的方法;仿真与实验结果表明,与传统软硬阈值方法相比,本文所提方法信噪比(SNR)提升2~4 dB;与本文文献所提方法相比,信噪比提高了1.5 dB。满足精确解调FBG中心波长的需要。     

基于改进压缩感知的缺损光纤Bragg光栅传感信号修复方法

光纤光栅传感在实际的应用中,存在采样信号数据丢失问题,该文提出一种改进重构算法的压缩感知信号修复方法。根据缺损信号特征,选取与之匹配的观测矩阵与稀疏字典。基于压缩感知重构算法,提出匹配光纤布拉格光栅(FBG)信号特征的自适应阈值函数,同时增设阈值判决条件。分析了信号修复与传感测量精度的关系,采用重建信号的寻峰误差来验证信号的修复效果。仿真结果显示,在FBG光谱数据缺失30%的情况下,恢复信号的平均相对误差为10-6;均方根误差为0.0707,比对比算法低0.0232~0.1159;且系统平均运行时间远低于对比算法,表明采用该文算法修复缺损的FBG传感信号具有较高的重构精度与较好的实用性。     

基于光纤传感的生理参数监测系统研究

常规生理参数监测系统由于测量时接触皮肤,因此舒适感差、个体依从性差。为解决上述问题,该文基于生理的微弱运动可致光纤微弯曲变形进而致光强度发生变化的原理,研制了新型的基于光纤传感的生理参数监测系统。该系统通过光探测器自适应地检测细小的光强变化获得心冲击图(BCG)信号,利用信号处理算法获取心率、呼吸率和体动等信息;把光纤嵌入床垫或坐垫设计为三明治结构,既保护了光纤又增强了系统的可靠性和稳定性;采用蛇形返折走线将光纤均匀地分布在垫子中间,使系统具有高灵敏度。通过多家医院临床标准方法对比测试可得在95%的置信区间(±1.96SD)内该系统心率均值误差为–0.26±2.80次/min,与标准值之间的相关性为0.9984;呼吸率均值误差为0.41±1.49次/min,与标准值之间的相关性为0.9971。实验表明,研制的系统可在零负荷的状态下无感进行生理参数测量,在健康医疗领域具有广泛的应用前景。     

基于变分模态分解的自适应滤波降噪方法

为了提高分析信号的信噪比,本文提出了一种基于变分模态分解的变步长归一化最小均方自适应滤波降噪方法.该方法对原信号进行变分模态分解并区分信号分量和噪声分量,再对噪声分量进行间隙阈值降噪处理并将其作为参考信号输入自适应滤波器,通过自适应算法迭代处理得到降噪后的信号分量,并通过重构算法得到最终降噪后的信号.本文还在变分模态分...     

基于GWO-VMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪方法

针对Φ-OTDR系统采集的信号中包含大量随机噪声的问题，提出了一种基于灰狼优化算法的变分模态分解联合奇异值分解的新型降噪方法(GWO-VMD-SVD)。通过灰狼优化算法寻找VMD分解中最优的分解层数K和二次惩罚因子α,抑制了模态混叠现象；引入排列熵判定机制区分有用信号分量和噪声分量；将有用信号分量保留，同时对噪声分量使用SVD分解进行二次降噪，提取其中的有用信号；将两次降噪保留的有用信号进行重构，得到降噪后的信号。实验结果表明，该方法相对于VMD-PE和EEMD-CC,信噪比更高，能更有效地保留信号中的有用信息。     

基于光纤XPM光学生成UWB信号的方法

提出了一种基于色散位移光纤(DSF)的交叉相位调制(XPM)效应的超宽带(UWB)光学生成方法。该方法首先利用DSF的XPM效应实现高功率的高斯泵浦光对低功率的直流探测光的交叉相位调制,然后利用光纤布拉格光栅(FBG)对探测光进行鉴频,实现相位调制到强度调制的转换,从而获得单周期UWB信号。利用光子仿真软件对方案进行了仿真实验,得到了中心频率分别为7GHz和6.95GHz、相对带宽分别为143%和145%的UWB信号,验证了所提方法的可行性。同时,研究了输入信号脉冲宽度、FBG的反射率、鉴频器的类型对产生的单周期UWB脉冲信号波形和频谱的影响。仿真实验的结果表明,该方案对输入信号脉冲宽度不是过宽的情况下具有良好的容忍度,光学高斯带通滤波器、波分复用器和FBG等光滤波器均可作为鉴频器,采用FBG优点是可通过改变反射率灵活地调整产生的UWB脉冲信号的波形。     

光纤光栅振动传感信号解调技术的研究

研究了一种基于掺Er超荧光光源(EDSFS)的滤波解调方法,分析了光源的输出功率谱形状。利用光谱中光功率密度与波长的线性关系,实现了光纤光栅传感信号的动态解调。建立振动测试系统,采用高精度差分变压器式位移传感器作为参考,对比讨论了两种传感器输出的时域波形和频谱。结果表明,在相同的条件下,二者的动态响应特性具有很好的一致性。由于系统的光源和解调部分合为一体,无机械调谐元件,很适合高速动态测量。     

光纤光栅传感系统的信号解调

首先介绍了光纤光栅的基本知识,再分别介绍了几种典型解调方法的工作原理、性能和特点,给出了其工作原理图,并对各种解调方法的优缺点进行了论述。提出了一种基于CCD的光纤光栅传感解调系统,该系统采用反射式成像系统,用CCD作为探测器,并利用可编程逻辑器件FPGA设计驱动电路和信号处理电路,实现了一种体积小、结构简单,解调速度快,可以实时测量的波长解调系统,为光纤光栅解调技术的实际应用和光纤光栅传感解调系统的设计提供了理论依据。     

光纤光栅传感信号边缘滤波解调技术研究进展

对光纤光栅传感信号的边缘滤波解调技术进行了综述,按不同的滤波器归类:体滤波器、光纤波分复用(WDM)耦合器、阵列波导光栅(AWG)、长周期光纤光栅、非对称F-P滤波器和放大自发辐射(ASE)光源。介绍了各自的工作原理和特点,给出了原理图,并对其优缺点进行了比较分析,最后,对光纤光栅传感信号的边缘滤波解调方法的发展进行了展望。     

光纤光栅传感系统信号解调技术的进展与研究

信号解调技术是实现光纤光栅传感网络的关键.文章主要介绍了光纤光栅传感的基本原理,总结了系统信号解调过程中存在的主要技术难点及其进展与研究,评述了几种较成熟的解调方法的工作机理、特点和性能,并分别给出了其典型的实验原理图,为光纤光栅解调技术的实际应用及其信号解调的设计提供了依据.     

基于光纤光栅器件的聚合物微环传感信号解调

基于啁啾光纤光栅和长周期光栅,文章提出一种应用于聚合物微环传感器和微环传感器阵列的信号解调方法.通过调整长周期光栅的峰值波长来匹配感测范围,从而实现线性边沿滤波.该系统由全光纤器件组成,这种解调可以达到31 pm的高分辨率.双通道系统中,每个通道的波长带宽为2.4 nm.     

光纤光栅传感系统信号解调技术

主要从四个方面介绍了光纤光栅传感系统的信号解调技术，即滤波解调技术，可调窄带光源解调技术、干涉解调技术和色散解调技术，并对以上各种解调技术的优缺点进行了分析和讨论。     

基于光纤布拉格光栅的超宽带信号产生方法分析

超宽带信号因其具有穿透小尺度障碍物、高时间分辨力和高速数据传输率等特点,被广泛应用于传感器网络、医疗监控、精准导航、车载雷达等民用和军用系统中,基于全光分析方法产生超宽带信号已经成为目前国内外的研究热点。在以光纤布拉格光栅为核心器件的系统模型上进行了理论和仿真分析,在系统的光电探测器输出端产生了半高宽约为41 ps,功率谱密度小于-45 dB/MHz的超宽带信号。并分析了单模光纤长度对产生的超宽带信号的影响。     

波分复用光纤光栅传感网络中的信号分析

在仔细分析了构成光纤光栅（FBG）传感网络光路各部分的光信号特征的基础上,建立了FBG传感网络的数学模型,同时分析了可能导致传感信号测量误差的因素,提出了一种波长偏移矫正的方案,这种波长偏移矫正方案应用于采用波分复用技术的传感系统和光．源中心波长与FBG中心波长不匹配的传感网络,减小了波分复用网络的测量误差,有效地提高了测量精度。     

基于VDM和小波阈值的语音降噪方法研究

针对带噪声的语音信号,提出了基于变分模态分解（VMD）和小波阈值相结合的去噪方法。首先,采用VMD对带噪声道信号进行分解,从而得到分解后的固有模态（IMFs）信号;然后,引入T检验对各IMFs分量进行低频和高频区分,对其中的高频分量用小波阈值进行噪声滤除;最后,对将低频IMFs分量和滤波后的高频IMFs分量进行重构,从而得到降噪后的具有较高信噪比的语音信号。通过实验验证,本方法与EMD和小波阈值联合算法相比,具有更好的去噪性能,具有一定的实用价值。     

基于光纤光栅传感系统的入侵信号识别

介绍了一种基于光纤光栅传感器的周界检测系统中的信号处理方法,即时频数据分析法。在时域信号分析的基础上,通过将时域信号进行频域转换来进行入侵信号的模式识别及分析,并利用MATLAB仿真计算结果加以验证。试验结果表明该方法可以提升系统识别不同的入侵行为的能力,解决了纯时域分析下难实现的模式识别问题。