[发明专利]基于自适应阈值的滤除光纤解调系统中脉冲干扰的方法

权利要求书

1.一种基于自适应阈值的滤除光纤解调系统中脉冲干扰的方法，其特征在于：其具体步骤如下：

步骤一，基于光纤法布里-珀罗可调谐滤波器解调法搭建光纤光栅传感器解调系统并将经光电转换后的中心波长反射谱信号进行模拟数字转换即ADC；

步骤二，采用一阶滞后滤波平滑采集到的数字信号，从而使信号的波形更加的平整；

步骤三，基于自适应阈值的限幅滤波滤除脉冲干扰，从而提高解调的精度；

步骤四，利用滤波后的结果解调光纤光栅传感器，并比较验证滤波效果；

在步骤一中所述的“光纤法布里-珀罗可调谐滤波器”，是指一种由两块平行的玻璃板组成的多光束滤波器，其中两块玻璃板相对的内表面都具有高反射率，特性为当入射光的频率满足其共振条件时，其透射频谱会出现很高的峰值，对应着很高的透射率；所述的“基于光纤法布里-珀罗可调谐滤波器解调法”是指在使用光纤法布里-珀罗可调谐滤波器的基础上对光纤进行解调的方法；

在步骤一中所述的“基于光纤法布里-珀罗可调谐滤波器解调法搭建光纤光栅传感器解调系统并将经光电转换后的中心波长反射谱信号进行模拟数字转换即ADC”；其作法如下：选择型号为EDF-MP980的光纤光栅传感器，采用光纤法布里-珀罗可调谐滤波器解调法，将宽带光源的光通过F-P腔，经过光耦合器后分为两路光，第一路光进入光纤光栅传感器，另外一路光进入光梳状滤波器；第一路光的反射信号经过光耦合器的输出；通过测量光梳状滤波器的透射光和光纤光栅反射光，并经过计算，得到光纤光栅反射光的波长，实现光纤光栅传感器的解调；

在步骤二中所述的“采用一阶滞后滤波平滑采集到的数字信号”；其作法如下：利用如下公式平滑波形：

Y(t)＝(1-α)X(t)+αX(t-1)

其中α是一阶滞后滤波器系数；Y(t)表示滤波效果；X(t)表示检测到的电压数字信号；X(t-1)表示上一次的检测值；

在步骤三中所述的“基于自适应阈值的限幅滤波滤除脉冲干扰”；其作法如下：自适应阈值滤波使用了两种阈值，分别为光纤光栅反射谱峰的宽度阈值和峰值判断阈值，峰值判断阈值为ε(m)，用来判断峰是否存在，光纤光栅反射谱峰的宽度阈值为φ(m)，用来判断峰的真实性；假设p₁，p₂，…，p_m，…，p_n是光纤光栅反射谱的峰值，n∈N^*，计算p_m+1的自适应阈值；如果一阶滞后滤波器的值大于ε(m)则峰是存在的，而峰值宽度小于φ(m)的是脉冲信号；也就是说，只有当一阶滞后滤波器的值大于ε(m)并且峰值宽度大于φ(m)时，才算检测到真正的峰；

ε(m)定义如下:

其中ε(m+1)是p_m+1的阈值，Y(t)是一阶滞后的结果，t_m是峰值开始的时刻；t′_m是峰值结束的时刻；

当Y(t)≥ε(m+1)，说明p_m+1被检测出了但是不能判断它的真实性，φ(m)由如下公式定义用来找到真实的峰:

其中φ(m+1)是p_m+1的宽度阈值，τ(m)是p_m的宽度，γ是安全裕量，γ∈(0，1)；“T_m”为展宽的开始时刻；“T′_m”为展宽的终止时刻；当τ(m+1)≥φ(m+1),峰值被认为是真的，否则将被视为脉冲干扰。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应阈值的滤除光纤解调系统中脉冲干扰的方法，其特征在于：在步骤二中所述的“一阶滞后滤波”，是指将之前的数据与当前的数据利用函数进行计算，从而达到滤除干扰波形的作用。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应阈值的滤除光纤解调系统中脉冲干扰的方法，其特征在于：在步骤四中所述的“利用滤波后的结果解调光纤光栅传感器，并比较验证滤波效果”；其作法如下：搭建光纤光栅解调仪光路与电路硬件平台进行试验的验证；使用的FPGA板型号为XC7Z020-1CLG484I的集成开发板Miz702，配合型号为AD9244的高速AD采集芯片进行AD采集，采样频率为5MHz；然后对光纤光栅传感器进行解调，对比滤波前后的解调结果，验证本发明所述方法在滤除光纤光栅传感器解调系统中脉冲干扰中的作用。