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光纤布拉格光栅传感解调中的寻峰算法
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TP212[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]清华大学电子工程系光纤传感研究室,北京100084, [2]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
  • 相关基金:国家自然科学基金(60629401)资助项目.
中文摘要:

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(Monte Carlo)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-高斯公式拟合法和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。

英文摘要:

This paper is focused on the peak-detection algorithms in the demodulation for the fiber Bragg grating (FBG) sensor system. 6 peak-detection algorithms have been analyzed and compared, such as the Monte-Carlo algorithm, the direct peak-located algorithm and the quadratic polynomial numerical derivative algorithm, the polynomial fitting, the polynomial-Gaussian fitting and the Gaussian nonlinear curve fitting. The theoretical and practical errors and the relative effect factors of errors were introduced, analyzed and evaluated by the combination of the simulations and the experiments. It is demonstrated that the relationship between the signal noise ratio (SNR) at the input of the algorithms and the error is linear. When the SNR is constant, the error in using Gaussian nonlinear curve fitting is the lowest. The error can be only 0.44 pm when the SNR is 40 dB in the FBG sensor experiment. Consequently SNR is the major factor which dominates the errors of the peak-detection algorithms in the demodulation and the Gaussian nonlinear curve fitting is considered as the best peak-detection algorithm.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849