第 35 卷第 6 期

2008 年 6 月

中 国 激 光

C H IN ESE J OU RNAL O F L A SERS

Vol . 35 , No . 6

J une , 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

朱浩瀚1 秦海琨2 张 敏1 赖淑蓉1 廖延彪1

清华大学电子工程系光纤传感研究室 , 北京 100084

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( FB G) 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2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40 dB的输入信号 ,算法的寻峰精度可达到0 . 44 p m 。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 TP 212 文献标识码 A

Peak2Detection Algorithm in the Demodulation f or the

Fiber Bragg Grating Sensor System

Zhu Hao han1 Qin Haikun2

Zhang Min1

L ai Shuro ng1

Liao Yanbiao1

1 O ptical Fiber Sensors L aboratory , Department of

Elect ronic Engineering , Tsinghua Universit y , Bei j ing 100084 , Chi na

2 S t ate Key L aboratory on I nte g rate d O ptoelect ronics ,

T he I nstit ute of

S emicon d uctors ,

Chi nese A ca dem y of S ciences , B ei j i n g 100083 , Chi na

AbstractThis paper is focused on t he peak detection algo rit hms in t he demodulation for t he fiber Bragg grating

( FB G) sensor system. 6 peak detection algorit hms have been analyzed and compared ,

such as t he Monte Carlo

2

2

2

2

2

algo rit hm , t he direct peak located algorit hm and t he quadratic polynomial numerical derivative algo rit hm , t he

polyno mial fitting , t he polynomial Gaussian fitting and t he

Gaussian nonlinear

curve fitting. The t heoretical and

p ractical errors and t he relative effect factors of errors were int roduced , analyzed and evaluated by t he combination

of

t he simulations and t he experiment s.

It is demo nst rated t hat t he relatio nship between t he signal noise ratio ( SN R)

at

t he inp ut of t he algo rit hms and

t he

error is linear . When t he SN R is co nstant , t he error in using Gaussian