基于数字滤波的光纤光栅传感信号去噪及其FPGA实现.pdf

《基于数字滤波的光纤光栅传感信号去噪及其FPGA实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechn0logy(2O15)Vo1．31No．195文章编号：1006—4710(2015)01—0095—05基于数字滤波的光纤光栅传感信号去噪及其FPGA实现王亚萍，胡辽林，王斌(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西西安710048)摘要：光纤光栅传感器是通过检测被测物理量引起的光纤光栅中心波长的漂移量来得到该物理量的变化，波长检测精度常受到各种噪声的限制。为了提高波长的检测精度，本文提出采用数字滤波进行去噪。分析了不同窗函数FIR低通滤波器对光纤光栅传感信号去噪能力的影响，

2、发现凯泽(Kaiser)窗的通带纹波、阻带衰减以及去噪后的信噪比和均方误差均比较好，并确定了其阶数和8参数。用设计的滤波器对光栅反射谱进行了去噪处理，效果较好，尤其是在峰值波长处，光栅反射谱较平滑，峰值波长的分辨能力显著提高。最后用FPGA实现FIR滤波并对光纤光栅传感信号去噪，进一步验证了设计的FIR滤波器对光栅传感信号具有良好去噪效果。关键词：光纤光栅；传感；有限冲激响应(FIR)滤波；FPGA中图分类号：TN9l1．4文献标志码：ADenoisingoffiberBragggratingsensingsignalandimplementationb

3、yFPGAbasedondigitalfilteringWANGYaping，HULiaolin。WANGBin(FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China)Abstract：FiberBragggratingsensormakesacquisitiontophysicalchangebydetectingtheFBGcentralwavelengthdriftcausedbyphysicalchang

4、e，whilethewavelengthdetectionprecisionislimitedbynoises．Toimprovethedetectionprecisioninnoisycircumstance，thispapersuggeststhatthedigita1filterwavetodenoise．ByanalyzingtheabilityofdenoisingforFIRlow—passfilterwithvariouswindowfunctions，itisdiscoveredthattheKaiserwindowhasabetterp

5、erformanceinpass—bandripple，stopbandattenuation，SNRandMSE，SOthatitsorderandparametersaredetermined．ThedesignedwavefilteriSusedtocarryoutthede—noisingtreatmentoftheFBGre—flectionspectrumwithgoodresultsobtained，particularlyinthepeakvalueofwavelength．SothattheFBGreflectionspectrumiS

6、rathersmoothandtheresolutionabilityofpeakvaluewave—lengthiSobviouslyimproved．FinallythePPGAiSusedtorealizeFIRfilterwaveandtodenoisefiberBragggratingsensingsignal，andthedesignedFIRwavefilterhasfurtherbeentestedtohaveabetterdenoisingeffects．Keywords：fiberBragggrating；sensing；FIR；FP

7、GA光纤光栅(FiberBraggGrating，FBG)传感器对光纤光栅传感信号进行去噪处理口]。广泛应用于应变、温度、压力、磁场等多种物理量的在检测电路中加入模拟滤波可以滤除干扰信测量，其核心都是检测被测量引起的光纤光栅中心号，但其存在稳定性不高、精度较低、抗干扰性差、适波长的漂移I1]。为了精确检测应变或温度等的变应性差等缺点_1]。数字滤波能够克服模拟滤波器所化，需要检测由它们引起的中心波长的微小漂移，但无法解决的电压和温度漂移及噪声等问题。有限冲波长的探测精度受到了各种噪声的限制，给光栅反激响应(FIR)滤波器具有严格的线性相位特性，且射谱中心

8、波长的准确定位带来极大困难，因此必须系统稳定。本文使用数字滤波对光纤光栅传感信号