希尔伯特黄变换在光纤EFPI光谱检测中的应用研究

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1、专业学位硕士学位论文希尔伯特-黄变换在光纤EFPI光谱检测中的应用研究ThestudyofHilbert-HuangTransformapplyinfiber-opticextrinsicFabry-Perotinterferometer’sspectrumdetection作者姓名：型6志超工程领域：光堂工程学号：墨!!Q2QQ2完成日期：大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含

2、其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：狃刍ji查刍二圣歪丛垄塑聋里王￡三整i盏拴幽里殓翻嗣穷作者签名：———j逝L盂』塞L一日期：—述上l一年上月羔卜日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要关于光纤EFPI传感器反射光谱的解调，如何从EFPI光谱信号中获得EFPI腔长的信息，是光纤EFPI传感器系统解调的一个主要的工作。一般的解调算法有单峰解调算法、双峰解调算法、快速傅里叶变换算法、游标解调算法等，而这些算

3、法之中，除了快速傅里叶算法不需要对信号进行滤波外，其他的算法都要先对EFPI光谱信号进行滤波。而快速傅里叶解调算法的精度受到其光谱仪的采样精度的影响，一般的解调精度都不高。为了获得高精度的解调腔长，因此如何从带有噪声的EFPI光谱中获得EFPI的反射光谱信号是EFPI系统解调所要研究的一个重要的部分。由于EFPI系统的光源强度的不稳定、光纤传输中的损耗等原因，会使获得EFPI光谱成为一个非平稳、非线性的信号。基于傅里叶变换的信号处理方法在处理非平稳、非线性信号方面具有局限性，而希尔伯特一黄算法(Hilbert-HuangTransform，简称HHT)在处理非平稳、非线性信

4、号上具有其他算法所没有的优势。因而我们提出了使用HHT算法处理EFPI光谱信号，从中获取EFPI腔长的信息。本文的算法是在matlab上进行模拟解调的。使用HHT算法从模拟的加载噪声的EFPI光谱中提取EFPI的信息，并采用双峰算法从中解调出EFPI腔长的信息。确定了HHT算法应用于EFPI光谱解调的可行性。对于此种方法的腔长解调精度做了分析，并对HHT算法的端点效应，模态混叠等问题提出了解决方案，一定程度上抑制了这些问题所带来的影响。但是由于不能彻底的解决这些问题，对此提出了使用HHT算法对EFPI光谱进行滤波处理。模拟加载噪声的EFPI光谱信号，采用HHT算法去噪，并使

5、用双峰算法解调。该算法解调出来的腔长的精度在十几nm。为了获知HHT滤波算法的滤波性能，实验采用了FIR滤波器和小波变换等两种算法对信号进行滤波，并采用双峰算法解调出EFPI的腔长，比较解调腔长的精度。得出HHT算法的滤波效果比这两种算法都要好。本文的最后对真实的EFPI光谱采用了HHT算法进行了滤波处理，并采用双峰算法解调，解调精度受到EFPI腔长的影响，误差很大。对此采用双峰和单峰算法结合的解调算法，得到的腔长同游标解调算法解调出来的腔长相差约2nm。由于采集到的真实EFPI光谱的包络会影响解调的精度，采用去除包络的方法对信号归一化，再采用单双峰结合的算法得到的解调腔长

6、结果同游标解调算法解调出来的腔长相差仅0．1nm。该论文表明了HHT算法在EFPI光谱应用具有可行性，且具有一定的应用前景。关键词：希尔伯特一黄变换；EFPI；光谱检测；滤波算法；希尔伯特-黄变换在光纤EFPI光谱检测中的应用研究ThestudyofHilbert-HmmgTransformAbstractForthedemodulationofreflectancespectrumoffiberopticEFPIsensor，howachievetheEFPIcavitylengthfromthereflectancespectrumisamainjobfordemodu

7、latethesystemoffiberopticEFPIsensor．Ingenerallythedemodulationalgorithmhaveunimodaldemodulationalgorithm，bimodaldemodulationalgorithm，fastFouriertransformalgorithm，andcursordemodulationalgorithm，etc．Inthisalgorithms，justfastFouriertransformalgorithmdon’tneedfi