FPGA状态机驱动的非对称高斯寻峰算法在光纤光栅中的应用

"基于FPGA状态机非对称高斯拟合寻峰算法的研究" 本文主要探讨了光纤光栅（FBG）传感器在反射谱分析中遇到的问题及其解决方案。FBG传感器因其独特的性能，如耐腐蚀、耐高温和高可靠性，在各种物理量检测中广泛应用。在数据采集过程中，由于噪声干扰，反射谱可能出现不对称，导致传统寻峰算法的误差。为了解决这一问题，文章提出了一种基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）状态机的非对称高斯拟合寻峰算法。 传统的寻峰算法，如直接比较法和高斯拟合法，无法有效应对反射谱的不对称波动。在这种背景下，该研究引入了FPGA状态机的概念，利用其并行处理能力，实现对数据的高效筛选和处理。状态机间的相互转换使得数据处理更为精确，减少了噪声的影响。随后，研究采用了非对称高斯模型，对峰值进行更精确的定位，通过峰值补偿修正公式进一步提高了寻峰的准确性。 实验部分对比了五种不同的寻峰算法，包括直接比较法、高斯拟合法、自适应半峰检测法、基于Steger的寻峰法，以及本文提出的算法。在恒温和变化温度及噪声环境下，新算法的寻峰平均误差值均小于0.5 pm，显示出了极高的检测精度。此外，该算法在速度和稳定性方面也优于其他算法，证明了其在实际应用中的优势。 基于FPGA状态机的非对称高斯拟合寻峰算法为解决FBG传感器数据处理中的不对称问题提供了一个有效的解决方案。这种创新方法不仅提高了峰值检测的精度，还增强了系统的处理速度和稳定性，对于光纤光栅传感技术的发展具有重要意义。未来的研究可能将深入探讨如何优化状态机的设计，进一步提高算法的效率和鲁棒性。