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1、第35卷第6期中国激光Vol.35,No.62008年6月CHINESEJOURNALOFLASERSJune,2008文章编号:025827025(2008)0620893205光纤布拉格光栅传感解调中的寻峰算法12111朱浩瀚秦海琨张敏赖淑蓉廖延彪1清华大学电子工程系光纤传感研究室,北京1000842中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室,北京100083摘要分析比较了光纤布拉格光栅(FBG)传感解调系统的6种寻峰算法:蒙特卡罗(MonteCarlo)算法、直接比较法、二次插值数值微分法、一般多项式拟合法、多项式2高斯公式拟合法和
2、高斯公式非线性曲线拟合法。通过分析算法理论误差,结合算法仿真和实验研究,给出了算法误差及相关影响因素。研究发现输入信号的信噪比与寻峰算法的算法误差呈线性关系,相同条件下,高斯公式非线性曲线拟合法获得的精度最高。在光纤布拉格光栅传感实验系统中,对于信噪比为40dB的输入信号,算法的寻峰精度可达到0.44pm。结果表明,算法输入信噪比是影响寻峰算法中算法误差的决定因素,寻峰算法中的最佳算法为高斯公式非线性曲线拟合法。关键词光纤光学;光纤布拉格光栅传感;算法误差;寻峰算法;信噪比;解调;数据处理中图分类号TP212文献标识码APeak2Detection
3、AlgorithmintheDemodulationfortheFiberBraggGratingSensorSystem12111ZhuHaohanQinHaikunZhangMinLaiShurongLiaoYanbiao1OpticalFiberSensorsLaboratory,DepartmentofElectronicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China2StateKeyLaboratoryonIntegratedOptoelectronics,TheInstituteof
4、Semiconductors,ChineseAcademyofSciences,Beijing100083,ChinaAbstractThispaperisfocusedonthepeak2detectionalgorithmsinthedemodulationforthefiberBragggrating(FBG)sensorsystem.6peak2detectionalgorithmshavebeenanalyzedandcompared,suchastheMonte2Carloalgorithm,thedirectpeak2locateda
5、lgorithmandthequadraticpolynomialnumericalderivativealgorithm,thepolynomialfitting,thepolynomial2GaussianfittingandtheGaussiannonlinearcurvefitting.Thetheoreticalandpracticalerrorsandtherelativeeffectfactorsoferrorswereintroduced,analyzedandevaluatedbythecombinationofthesimula
6、tionsandtheexperiments.Itisdemonstratedthattherelationshipbetweenthesignalnoiseratio(SNR)attheinputofthealgorithmsandtheerrorislinear.WhentheSNRisconstant,theerrorinusingGaussiannonlinearcurvefittingisthelowest.Theerrorcanbeonly0.44pmwhentheSNRis40dBintheFBGsensorexperiment.Co
7、nsequentlySNRisthemajorfactorwhichdominatestheerrorsofthepeak2detectionalgorithmsinthedemodulationandtheGaussiannonlinearcurvefittingisconsideredasthebestpeak2detectionalgorithm.Keywordsfiberoptics;fiberBragggratingssensors;algorithmerror;peak2detectionalgorithm;signalnoiserat
8、io;demodulation;dataprocessing1引言舰船工业、土木工程、石化工业、电力工业、核工业、光纤布拉
