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1、分类号TN911.7密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-03086重庆邮电大学硕士学位论文中文题目光纤布拉格光栅传感信号波长检测技术研究英文题目ResearchonthetechnologyofFiberBraggGratingsensingsignalinwavelengthdetection学号S130301086姓名张玉兰学位类别工学硕士学科专业控制科学与工程指导教师陈勇教授完成日期2016年4月20日重庆邮电大学硕士论文摘要摘要光纤传感器具有质地轻、高灵敏度、抗电磁
2、干扰、适于复杂恶劣的环境以及易于复用等独特优势，它的应用涉及到如民用工程、医药医学、航空航天、军事等众多领域。其中，光纤传感器尤其是光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)传感器应用最为广泛，FBG传感器通过解调反射谱中心波长对待测物理参量(如温度、应力)进行传感检测。去噪和峰值检测是FBG波长解调关键技术中的两个重要组成部分，对传感信号进行去噪预处理是实现峰值精确检测的前提条件。本文分析了FBG温度传感系统中存在的系统噪声，并提出了有效处理噪声的方案。针对传感信号中存在的单一高斯白噪声干扰问
3、题，在经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)算法的去噪基础上，采用了奇异值分解(SingularValueDecomposition,SVD)方法确定了高低频分界索引值，并根据噪声与有用信号在不同本征模态函数(Intrinsicmodefunction,IMF)分量的分布特性，提出了自适应阈值门限和凸曲线阈值函数；针对传感信号中存在的高斯白噪声和粉红噪声两种混合的噪声，基于压缩感知(CompressedSensing,CS)的去噪理论提出了改进的广义多原子匹配追踪算法(Gro
4、upTwiceOrthogonalMatchingPursuit,GtOMP)，根据相关系数变化规律对稀疏度进行估计和每次迭代原子个数及迭代次数的确定，不仅提高传感信号的重构精度而且也大大降低了算法的计算时间复杂度。本文分析了FBG反射谱的非对称特性，针对现有峰值检测算法计算量大且耗时长的问题，提出了梯形积分寻峰算法。通过搭建FBG温度传感测量系统，分析FBG温度标定模型，利用本文方法处理FBG温度传感信号，获得不同温度下的波长漂移量，完成温度检测的标定，验证了本文所提方案。关键词：信号处理，光纤传感，FBG传感
5、信号，去噪，峰值检测I重庆邮电大学硕士论文AbstractAbstractOpticalfibersensorhasbeenusedinvariousfieldssuchasengineering,medicine,aerospaceandmilitary.Also,itissuitableforharshenvironmentandeasytoreuseforitsadvantagesoflight,sensitivityandantielectromagneticinterference.Fibersenso
6、r,especiallytheFiberBraggGrating(FBG)sensorarethemostwidelyused.TheFBGsensordetectsphysicalparameterssuchastemperatureandstress,bydemodulatingthecenterwavelengthofthereflectionspectrum.Denoisingandpeakdetection,whichtheformeristhepreconditionforthelatter,aret
7、hetwoimportantcomponentsintheFBGwavelengthdemodulationtechnology.Inthispaper,thesystemnoiseinFBGtemperaturesensingsystemisanalyzed,andaneffectivedenoisingschemeisproposed.AnimprovedempiricalmodedecompositionmethodisproposedfortheproblemofsingleGausswhitenoise
8、interferenceinthesignal.Basedontheempiricalmodedecomposition(EMD)algorithm,thesingularvaluedecomposition(SVD)whichdeterminesthehighandlowfrequencydemarcationindexvalueisused,theadaptiveth
