引用本文:

鞠涛,阳奇. FBG的中心波长变动算法研究[J]. 光通信技术,2020,44(3):41-44.

FBG的中心波长变动算法研究

鞠 涛,阳 奇

(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)

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摘要:为了快速而准确地获得应变信息,针对基于法布里-珀罗(F-P)滤波器的光纤传感应用系统,研究和对比分析了几种光纤布喇格光栅(FBG)光谱信号的中心波长变动计算方法。根据FBG反射光谱的功率分布波形对称特性,提出一种优化查找中心波长值的算法,利用相邻2次采样的光谱波形峰值的两侧数据,依据最小二乘法原理进行优化计算获得中心波长的替代值。实验结果表明,以此计算FBG光谱中心波长值变动量不大于1个采样点。

关键词:光纤布喇格光栅;法布里-珀罗滤波器;中心波长值;最小二乘法

中图分类号:TN253;TP31 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)03-0041-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.03.010

0 引言
      光纤布喇格光栅(FBG)传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰和耐腐蚀等许多独特优点,已得到广泛应用。如何精确检测、计算中心波长的变动量是FBG传感器应用研究的关键,包括FBG信号解调以及光谱曲线的中心波长计算。一般的FBG传感器的解调方法有光谱仪检测法、窄带光源调谐问讯法、线性边缘滤波器的滤波法、可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器法、非平衡马赫-曾德尔干涉仪解调法、匹配光纤光栅滤波器法和电荷耦合装置(CCD)空间光谱分布解调法等[5]。其中,可调谐F-P滤波器法具备在一定带宽内调谐扫描的能力,便于将FBG传感器阵列转换为一系列光谱曲线。常见的光谱曲线中心波长计算方法有:简单寻峰法、功率加权法、高斯拟合法和一般多项式拟合法[3]等。其中,简单寻峰法和功率加权法精确度不高,容易受干扰信号的影响;而高斯拟合法和一般多项式拟合法的算法复杂,计算量比较大。
  因此,受功率加权算法的启发,本文基于F-P滤波器的FBG传感器解调系统,以及光谱中心波长变动量的计算方法,根据FBG传感器发生应变后波形整体移动的特性,提出一种优化的查找中心波长值的算法,以提高系统的抗干扰性,更能反映中心波长的实际变动情况。

3 结束语
      本文基于一种典型F-P滤波器的光纤传感应用系统,以参考FBG信号为例,对比分析和研究了几种FBG光谱信号的中心波长变动计算方法。传统的波峰法和功率加权法计算简单,但长时间运行时计算结果具有较大的不确定性。本文根据最小二乘法原理,采取多点采样数据进行优化计算作为中心波长值的替代值,可以大大减少功率波动和采样随机性的影响。实验计算结果显示,以此计算的FBG光谱中心波长值变动量不大于1个采样点。