[发明专利]一种信号处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种信号处理方法及 系统。

背景技术

相位生成载波(phase-generated carrier，简称PGC)解调算法 可用于对干涉型光纤传感器信号进行解调。PGC解调算法分为微 分交叉相乘法(differential-and-cross-multiplying，简称DCM)和 反正切法(Arctan)两类。DCM类算法的解调结果受光干涉强度 和调制深度的影响，当干涉强度和调制深度发生波动时，解调结 果会产生幅度失真。反正切类算法可以通过相除消除干涉强度对 解调结果的影响，但是仍然受调制深度的影响，调制深度发生波 动时，解调结果会产生非线性而引起严重的谐波失真。

对于光干涉强度的影响，传统的DCM类算法通过增加复杂的 自动增益控制(Auto Gain Control,简称AGC)电路来实现，其效 果对电路中器件的性能依赖性很大，性能提高有限。在数字PGC 系统中，对光干涉强度的补偿可以更灵活，在研究低通滤波器和 光干涉强度的影响时，假设调制深度不变，利用三角函数计算修 正系数，消除影响。为了解决反正切类算法可能引起的谐波失真， 有方法利用微分自相乘计算修正参数，结合反余切法对信号进行 解调。

综上所述，目前两类算法都可以消除干涉强度的影响；DCM 类算法尚没有方案解决调制深度对解调信号的影响；反正切类算 法目前有相关方案解决调制深度的影响。但是，反正切法的一个 主要问题是正切函数的非单调性，影响反正切解调结果。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有传感器技术中存在的光干涉强 度和调制深度的波动影响信号解调结果的问题，提供了一种信号 处理方法及系统，能够对因光干涉强度和调制深度产生的幅度因 子进行实时快速估计，对输出信号进行幅度修正，以获得更准确 的待探测信号。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种信号处理方 法。该方法包括步骤:建立初始信号的函数，并根据初始信号的函 数对初始信号进行解调，以获取输出信号的函数；输出信号的函 数包含幅度因子；对幅度因子进行估计，并根据幅度因子的估计 结果对输出信号的函数进行计算，以获取待探测信号。

优选地，根据初始信号的函数对初始信号进行解调，以获取 输出信号的函数具体包括：根据初始信号的函数，采用调制信号 与初始信号进行混频，并通过低通滤波获取低频信号函数；对低 频信号函数进行计算以获取输出信号的函数。

优选地，对低频信号函数进行计算以获取输出信号的函数具 体包括：采用微分交叉相乘算法对低频信号函数进行计算，得到 第一计算结果；采用差分算法、积分算法和高通滤波对第一计算 结果进行计算，以获取输出信号的函数。

优选地，对幅度因子进行估计，并根据幅度因子的估计结果 对输出信号的函数进行计算，以获取待探测信号具体包括：根据 低频信号函数推导出正椭圆函数，利用最小二乘法对正椭圆函数 进行拟合，以对正椭圆函数的相关参数进行估计；根据相关参数 的估计结果对幅度因子进行估计，并根据幅度因子的估计结果和 输出信号的函数，获得待探测信号。

优选地，输出信号的函数为：

V₀＝B²GHJ₁(C)J₂(C)φ_s(t)

其中，V₀为输出信号，B²GHJ₁(C)J₂(C)为幅度因子，B为光 干涉强度，C为调制深度，G和H为调制信号的幅度，J₁(C)和 J₂(C)分别为1阶和2阶贝塞尔函数宗量值，φ_s(t)为待探测信号。

优选地，正椭圆函数为：

其中，I_1f和I_2f为低通滤波后的低频信号，B为光干涉强度， C为调制深度，G和H为调制信号的幅度，J₁(C)和J₂(C)分别为1 阶和2阶贝塞尔函数宗量值。

另一方面，本发明提供了一种信号处理系统。该系统包括第 一处理模块和第二处理模块。第一处理模块用于建立初始信号的 函数，并根据初始信号的函数对初始信号进行解调，以获取输出 信号的函数；输出信号的函数包含幅度因子。第二处理模块用于 对幅度因子进行估计，并根据幅度因子的估计结果对输出信号的 函数进行计算，以获取待探测信号。