摘要
当今社会，物联网技术发展迅速，为人类进入智慧型社会做出了巨大贡献，尤其是在物联网感知领域中。光纤布拉格光栅作为一种非常重要的数据采集手段，能够实时在线监测应变、温度、振动等参量。具有自身无源、耐腐蚀、抗电磁干扰、快速测量、远距离传输等优点，这些优点使得光纤布拉格光栅可以应用于各种极端和复杂的环境中。用来监测电力工程、深隧工程、交通隧道和能源勘探等领域中的结构健康、火灾报警、周界安防等应用。 本文主要介绍了光纤光栅传感技术的基础理论、去噪算法和波长特征识别技术，并利用这些方面作为理论依据来对现有的光纤传感解调技术进行了分析和改进。根据实际工程需求和光纤光栅的传感特性，我们提出了一种基于希尔伯特变换的修正高斯非线性拟合算法。 首先，分析光纤光栅传感网络的传感特性，采用局部补充总体均值经验模态分解技术对信号进行预处理，再通过提升小波变换技术对高频信号进一步细化，从而达到提升信号质量的目的，此方法有效解决了传统信号处理方法对高频信号处理精度不足以及信号处理时间过长的问题。 其次，本文针对传统的单峰检测算法在光纤光栅解调上存在的精度较差问题，提出了一种基于光谱对称性校正的高斯非线性拟合算法用于多峰值检测。通过希尔伯特变换将输入的反射光谱进行分割和推导，从而得到多个初始峰值，之后采用指数修正高斯非线性拟合算法对其峰位进行校正。无论是处理不对称光谱还是多峰光谱，该方法都能保证良好的测量精度。 最后，为了验证本文所提出的信号处理方法在实际应用中的可行性，设计并搭建了大容量光纤光栅温度传感解调系统实验平台。通过温度传感实验结果表明：在零下30℃至零上50℃温度测量范围内，解调系统的温度平均误差大约在0.2℃范围以内，解调的线性拟合度可以达到99.9%以上。本文提出的方法具有很好的应用价值，可以提升在实际工程应用中的大容量光纤光栅传感解调系统信号处理和传感性能，具有一定的理论参考意义。
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