改善FBG含噪信号的小波阈值自寻优方法

光纤布拉格光栅(FBG)传感系统的关键是精确 解调中心波长,噪声是影响解调中心波长的主要因 素。为了消除噪声,获取真实的传感信号,本文研究了非线性去噪 法。非线性去 噪通常的方法采用小波阈值去噪。小波阈值去噪的核心是阈值函数及其阈值的选取。首先, 分析了传 统的阈值函数和阈值选取存在的问题,改进了自寻优阈值选取策略;其次,提出了折中法阈 值函数中系数 a(调节因子)的最优值选取方法。仿真和实验结果表明:随着a的取值不同,会 获得不同的信噪比(SNR),但a在 0.40～0.45范围内分别平均变化的去噪效果较好;与传 统软硬阈值去噪法相比,SNR提高了2～4dB,均方差(MSE)分别平均降低了0.2～0.5 ;与参考的改进阈值去噪法相比,SNR提升了1dB,MSE降低了0.1。本文方法优于文献中提到的阈值函数的去噪效果,处理含噪信号能获得较好 的SNR和MSE性能,而且方法简单。     

光纤光栅传感器交叉敏感问题解决方案

光纤光栅传感器温度和应变的交叉敏感问题是光纤传感研究的重点和难点。介绍交叉敏感产生的物理机理,然后从双波长矩阵法、双参量矩阵法和温度(应变)补偿法3种基本思想出发,介绍交叉敏感的解决办法,并分析各种方法的优缺点,以便于能够针对不同的应用环境选择最优的解决办法。     

改进的小波变换用于处理FBG信号

解调系统是光纤布拉格光栅（FBG）传感技术的核心。信号去噪和峰值搜索是影响FBG 传感系统精确解调的两个重要因素。为提高测量精度,文中针对传统方法存在的缺陷,提出了一种新的FBG 波长解调方法,此解调方法由一种改进的去噪方法与高斯拟合寻峰算法组成。采用平移不变量小波与文中提出的改进阈值和改进阈值函数相结合的方法来处理FBG 含噪信号;然后采用高斯拟合寻峰算法对去噪信号作进一步解调。实验结果表明,改进阈值的平移不变量小波能处理不同的FBG 含噪信号,该方法获得的信噪比和均方差性能优于传统小波阈值去噪法以及其他改进的小波去噪法;该改进小波的波长解调方法测量的峰值误差低于1pm,比常用的波长解调方法具有更高的测量精度。     

利用改进阈值的平移不变量小波处理FBG传感信号

噪声是影响光纤布拉格光栅(FBG)传感系统精确解调中心波长的一种重要因素。小波变换因 具有良好的时频特性和多分辨率特性而去噪性能较好。本文通过分 析小波传统软、硬阈值去噪方法,发现它们存在影响系统的测量精度缺陷,并且其函数表达 式有难以确定的可调因子。提出一种不含调节因子的改进阈值函数并将这种改进阈值与平 移不变量(TI)小波 去噪法相结合处理FBG传感信号噪声,以提高传统小波去噪法的去噪效果。对FBG模 拟信号与实验信号去噪,结 果表明,采用基于改进阈值的TI小波能处理不同FBG含噪(从5dB到40dB)信号,且获得最 好的信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)性能。与传统 软阈值去噪法相比,信噪比平均提高3dB,与参考的改进阈值去噪法相比,信噪比平均提 升2dB,满足提高FBG传感系统测量精度的要求。