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专利号: 2018103332810
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种短腔光纤法珀传感器的腔长解调算法,其特征在于:

所述算法过程是:

采集短腔光纤法珀传感器的反射光谱,将原始反射光谱信号沿功率谱密度图横坐标方向移动一定距离,得到新增反射光谱信号,其移动距离小于反射光谱信号的周期长度,利用椭圆拟合方法对原始光谱信号与新增光谱信号求取相位差,根据法珀腔腔长计算公式得到实际绝对腔长值;

包括如下步骤:

步骤1:波长-频域变换:对解调系统中光谱分析仪所采集短腔光纤法珀传感器反射光谱的光谱数据,通过公式f=c/λ进行波长域到频域的变换,即将功率谱密度图横坐标由光波波长λ转换为光波频率f,得到周期性的频域功率谱密度图,式中,c为真空光速;

步骤2:计算光谱信号的偏置量mx,即计算光谱信号相对强度的极大值S(f)max与极小值的S(f)min均值;公式为:mx=(S(f)max-S(f)min)/2

步骤3:坐标变换,建立简化的椭圆拟合方程,通过将反射光谱信号S(f)延f轴方向平移距离τ得到幅值,角频率相同的两个信号s(f)和s(f+τ),其中τ小于s(f)的周期;将两个信号的相对强度值分别作为李萨如图图形的横纵坐标轴,绘出的李萨如图图形为椭圆,椭圆的长轴或短轴与XY坐标系X轴夹角始终为45°,将坐标系逆时针旋转45°得到新的坐标系为X'Y'坐标系,并将椭圆向X'Y'的坐标原点方向平移m, 此时椭圆的焦点F1和F2在X'轴上且关于原点对称,令椭圆上的n个点的坐标为(xi',yi'),其椭圆方程为:步骤4:利用最小二乘法解超定性方程组,得相关系数;依据步骤3得到的椭圆方程建立线性方程组AX=1;即矩阵形式如下:根据超定性方程组求解的算法,求得相关系数a,b;

步骤5:判断偏置量是否合适:根据步骤4回代相关系数a、b得到椭圆拟合方程,该方程的剩余标准差为S,判断S是否满足阈值Sm,0

步骤6:由相关系数的比值,求取信号的相位差及信号周期:相关系数a,b为椭圆的长半轴a和短半轴b;因此相位差 可表示为:根据相位差和周期的关系得到信号周期:

步骤7:依据腔长计算公式 得到法布里-珀罗腔腔长值。