光纤布拉格光栅传感解调：寻峰算法的比较与优化

"该文分析比较了光纤布拉格光栅(FBG)传感解调系统中的六种寻峰算法，包括蒙特卡罗算法、直接比较法、二次插值数值微分法、一般多项式拟合法、多项式-高斯公式拟合法以及高斯公式非线性曲线拟合法。研究发现，输入信号的信噪比(SNR)与寻峰算法的误差成线性关系，其中高斯公式非线性曲线拟合法在相同条件下表现最优，对于SNR为40 dB的信号，精度可达0.44 pm。" 光纤布拉格光栅(FBG)是一种重要的光学传感器，广泛应用于各种物理量的检测，如温度、压力、应变等。在FBG传感解调过程中，寻峰算法是关键步骤，用于识别FBG反射光谱中的峰值位置，从而获取被测量信息。文章详细探讨了不同寻峰算法的性能。 蒙特卡罗算法是一种基于随机抽样的方法，适用于复杂系统的模拟，但可能会因为随机性的引入而产生较大的误差。直接比较法简单直观，但对噪声敏感。二次插值数值微分法利用二阶导数信息，可能在噪声环境中导致误差。一般多项式拟合法和多项式-高斯公式拟合法通过多项式拟合来平滑数据，减少噪声影响，但选择合适的拟合阶数至关重要。高斯公式非线性曲线拟合法则利用高斯函数的特性进行曲线拟合，能有效抑制噪声并提高精度。 通过对这些算法的理论误差分析、仿真和实验研究，作者揭示了信噪比对寻峰算法性能的影响。高斯公式非线性曲线拟合法在高信噪比下表现出色，其误差与信噪比呈反比，因此，提高输入信号质量可以显著提升解调精度。实验结果显示，当信噪比为40 dB时，该算法的寻峰精度达到了0.44 pm，这是一个非常高的水平，表明在实际应用中，优化信噪比对于提高解调系统性能至关重要。 总结来说，光纤布拉格光栅传感解调中的寻峰算法选择对系统的整体性能有显著影响。高斯公式非线性曲线拟合法因其对噪声的低敏感性和高精度，被认定为最佳选择，尤其是在高信噪比条件下。然而，在实际应用中，根据具体环境和需求，还需综合考虑算法的计算复杂度、实时性等因素，选择最适合的寻峰策略。这一研究为FBG传感器的解调提供了理论依据和技术指导，有助于进一步提升光纤传感系统的稳定性和可靠性。