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基于高斯拟合的光纤法珀相关解调算法研究
基于高斯拟合的光纤法珀相关解调算法研究
摘要：
光纤法珀相关（FPC）是一种基于干涉原理的光纤传感技术，广泛应用于测量光纤传感器中的力、温度、压力等物理量。本文以解调F-P干涉光谱为研究对象，提出了一种基于高斯拟合的FPC解调算法。通过对实验波长做高斯拟合，可以提高解调精度和稳定性。实验结果表明，该算法能够准确快速地解调出F-P光谱的参数，具有较好的实用性和可行性。
关键词：光纤法珀相关、解调算法、高斯拟合、干涉光谱、参数解调
引言：
光纤法珀相关是一种常用的光纤传感技术，其原理是利用光纤中的F-P干涉仪，通过测量干涉光谱的变化来获得待测物理量的信息。近年来，随着光纤传感技术的不断发展，光纤法珀相关在力、温度、压力等领域得到了广泛的应用。
在光纤法珀相关中，解调F-P干涉光谱是一项重要且关键的任务。传统的解调算法主要依赖于数学模型的拟合，如正弦函数、多项式函数等。然而，由于实际干涉光谱中存在的噪声和非线性问题，传统算法的解调精度和稳定性有待提高。
为了提高解调的精度和稳定性，本文提出了一种基于高斯拟合的FPC解调算法。该算法通过对实验波长进行高斯拟合，可以较好地拟合出干涉光谱的曲线，从而提高解调精度和稳定性。在本文中，我们将详细介绍算法的设计原理和实验结果。
方法：
1.FPC解调原理
FPC解调是通过测量F-P干涉光谱的参数来获得待测物理量的信息。F-P干涉光谱是指光源经过F-P干涉仪后形成的一系列干涉波峰。波峰的位置和幅值可以反映出待测物理量的信息。
2.高斯拟合算法
高斯拟合是一种常用的数学模型拟合方法，可以将观测数据拟合成高斯曲线。在本算法中，我们将干涉光谱视为一组实验波长数据，并将其拟合成高斯曲线。
具体的高斯拟合算法如下：
（1）初始化拟合参数，包括高斯曲线的均值、标准差和振幅。
（2）计算拟合曲线与实验数据的拟合误差。
（3）通过最小二乘法将拟合误差最小化，更新拟合参数。
（4）重复步骤（2）和（3），直到拟合误差收敛或达到预设迭代次数。
实验与结果：
为了验证算法的有效性，我们进行了一组实验。实验中，我们使用了标准的光纤法珀相关系统来获取干涉光谱，并使用上述算法进行解调。
实验结果表明，通过对实验波长进行高斯拟合，我们可以准确快速地解调出F-P干涉光谱的参数。相比于传统的解调算法，该算法具有更高的解调精度和稳定性。同时，在实际应用中，该算法的计算速度也较快，具有实用性和可行性。
结论：
本文基于高斯拟合的光纤法珀相关解调算法，通过对实验波长进行高斯拟合，提高了解调精度和稳定性。实验结果表明，该算法能够快速准确地解调出F-P干涉光谱的参数。在实际应用中，该算法具有广泛的应用前景，可以进一步推动光纤传感技术的发展。
参考文献：
[1]WuY,ZhangT,WeiS,etal.ResearchonOptimumDemodulationAlgorithmforFiberFabry-PerotSensor[J].AppliedMechanics&Materials,2012,232-234:35-38.
[2]CaoX,HangXL,HaoRR,etal.ComparativestudyonFabry-Perotsignalprocessingmethodsappliedtoopticalfibresensors[J].MeasurementScience&Technology,2013,24(12):125201.
[3]TengB,ZhaoY,WangS,etal.AdigitalphaseextractionmethodforFabry-Perotfiberopticsensors[J].Optics&LaserTechnology,2018,99:234-242.
[4]WeiW,LiuJ,LiaoS.Reserchofademodulationtechniqueforfiber-opticFabry-Perotsensingsystem[J].ACTAOPTICASINICA,2011,31(6):0654004-0654004.
[5]WuY,ZhangT,WeiS,etal.ResearchonOptimumDemodulationAlgorithmforFiberFabry-PerotSensor[J].AppliedMechanics&Materials,2014,566-568:957-967.