摘要
光纤光栅传感器是指利用光纤材料的光敏特征所构成的一种高灵敏度、高精度、不易受电磁干扰、光化学特性稳定和小型轻便的无源光电子器件。随着光纤光栅传感器的使用范围逐渐扩大，人们对其检测准确度与稳定性的要求也越来越高。本文从光纤光栅传感网络理论模型及原理、混合复用网络的传感信号处理、信号质量评价指标体系、解调系统测试四个环节入手，通过研究信号传感方式及信号处理方法来提升光纤光栅传感系统性能。 首先本文在研究光纤光栅传感网络传感特性的基础上，以大容量光纤光栅波分/时分混合复用传感网络作为研究对象，研究噪声来源、噪声类别和传统降噪算法，针对网络中串扰堆积噪声特点，提出LCEEMD-LWT信号处理方法，该方法应用局部补充总体均值经验模分解(LCEEMD)方法进行信号预处理，再利用提升小波变换（LWT）技术进行高频信号细化处理，以达到提升信号质量的目的。仿真结果表明：该方法既克服了传统信号处理方法对于高频信号处理不细致的缺点，又避免了信号处理时间过长的问题，同时还提高了在处理1dB极低信噪比光谱信号的重构精度，对大容量光纤光栅传感信号预处理有良好效果。 其次为了弥补大容量光纤光栅传感信号质量评价体系的不足，本文对大容量光纤光栅传感信号非线性非平稳的特点进行分析，提出应用去趋势波动分析（DFA）算法对大容量光纤光栅传感信号进行评估。为了全方位检测处理后信号质量，从信号偏离程度、相似性及降噪后信号完整度进行检验对比。仿真分析表明：本文方法不仅在信噪比（SNR）、均方根误差（RMSE）、相关系数（r）、残差四方面获得较好效果而且分型缩放指数达到最高值2.114。 最后设计并搭建大容量光纤光栅温度传感解调系统实验平台，用于验证本文所提信号处理方法的工程可行性。使用本文提出的LCEEMD-LWT方法进行传感信号预处理，并在?20℃至60℃温度测量区域内，进行温度传感实验，测试结果表明：解调系统的温度平均误差由0.2923℃降至0.2357℃，本文方法对工程应用中的大容量光纤光栅传感解调系统的信号处理、传感性能提升具有一定的理论参考价值和技术借鉴意义。
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