基于线阵光电探测器的FBG传感解调算法分析.pdf

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1、2015年第34卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)49DOI：lO．13873／J．1OOO--9787(2015)04-0049-03基于线阵光电探测器的FBG传感解调算法分析李舒君，祝连庆，张荫民，刘峰，娄小平(北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心，北京100192)摘要：采用线阵光电探测器光谱采集系统，对光纤Bragg光栅(FBG)传感器反射谱进行数据采集。由于线阵光电探测器采样点数有限，为了研究不同数据个数对FBG反射谱寻峰精

2、度的影响，基于LabVIEW开发平台，对比分析了FBG传感解调系统中常用的三种寻峰算法：质心法、高斯拟合法和多项式拟合法；比较了不同数据个数下各种算法的性能。实验结果表明：利用反射波峰上7个采样点数据拟合精度最高，并且高斯拟合算法的精度和稳定性能较好。关键词：线阵光电探测器；光纤Bragg光栅；LabVIEW；寻峰算法；数据个数中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)04-0049-03AnalysisondemodulationalgorithmforFBGsensing

3、basedonlineararrayphotoelectricdetectorLIShu—jun，ZHULian—qing，ZHANGYin—min，LIUFeng，LOUXiao—ping(BeijingEngineeringResearchCenterofOptoelectronicInformationandInstrument，BeijingInformationScience&TechnologyUniversity．Beijing100192，China)Abstract：Ademodulatio

4、nsystembasedonlineararrayphotoelectricdetectorisresearchedandrealizedtoacquirereflectivespectrumdataoffiberBragggrating(FBG)sensor．Duetolimitednumberofsamplingpointoflinearphotoelectricdetector，tostudyimpactofdifferentnumberofdatasonpeak-searchingprecisiono

5、fFBGreflectivespectrum，basedontheplatformofvirtualinstrumentLabVIEW，threecommonlyusedpeak—searchingalgorithmsareanalyzedandcomparedinFBGsensordemodulationsystem，suchascentroidmethod，Gaussianfittingalgorithmandpolynomialfittingalgorithm；advantagesanddisadvan

6、tagesofdifferentnumberofdatasarecomparedandanalyzed．Experimentalresultsshowthatusingsevensamplingpointsdataonreflectionwaveproducesthelowesterror，andprecisionandstabilityofGaussianfittingalgorithmisprovedtobebetter．Keywords：lineararayphotoelectricdetector；f

7、iberBragggrating(FBG)；LabVIEW；peak—searchingalgorithm；numberofdata0引言衡Mach．Zender干涉解调J。3)线阵光电探测器检测方光纤Bragg光栅(fiberBragggrating，FBG)传感器具有法J，通过光栅衍射测量光谱方法，检测FBG的反射谱从灵敏度高、抗电磁干扰能力强、防爆性能好、耐腐蚀能力强、而得出FBG峰值波长的偏移量。而边缘滤波法测量光谱体积小等诸多优点，已在土木工程、石油化工、航空航天等范围窄，精度低；非平衡Mach—Z

8、ender干涉解调存在对环境领域得到广泛应用。FBG中心波长的漂移反映了待测物理要求高，无法实现静态测量等问题。线阵光电探测器测量量的变化，因此，对传感光栅的中心波长的解调是FBG传FBG反射谱具有测量光谱快、测量波长范围宽和成本比较感器实用化面临的关键问题。低等优点，但这种方法测量得到的结果精度受到光电探测FBG波长解调方法有多种：1)边缘滤波法，利用器线阵光敏元限制，如，512个光敏元探测器投射