CN107843744A - 光纤光栅加速度传感器的波长解调系统及波长解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统，宽带光源光经光隔离器进入可调谐F‑P滤波器，锯齿波信号发生器产生锯齿波信号驱动可调谐F‑P滤波器；可调谐F‑P滤波器输出信号进入耦合器并分为两路，一路通过F‑P标准具和第一光电探测器，另一路通过光环形器、第一参考光栅、第二参考光栅和光纤光栅加速度传感器，再反射经光环形器进入第二光电探测器；数据采集模块采集光信号并上传；上位机进行波长解调。本发明还公开了所述的波长解调系统的波长解调方法，包括锯齿波输入可调谐F‑P滤波器；对F‑P标准具通道和光纤光栅加速度传感器的光谱进行采集、小波去噪、寻峰计算和波长解调。本发明的波长解调精度高且简单可靠。

Description

光纤光栅加速度传感器的波长解调系统及波长解调方法

技术领域

本发明具体涉及一种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统及波长解调方 法。

背景技术

光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘、高灵敏度和低成本等 特点，此外其波长编码特性以及能在单光纤上实现准分布式测量的优点是其它 传感器所无法比拟的，具有广阔的应用前景。光纤光栅传感器是一种波长调制 型器件，外界物理量的变化会影响光纤光栅的中心波长，通过测量光纤光栅中 心波长的变化，就可以获得外界物理量的变化情况。但目前限制光纤光栅传感 器大规模实际应用的最主要障碍之一是对光纤光栅传感器波长信号的解调，所 以精确解调波长的变化是光纤光栅传感的一项关键技术。

波长解调方法有很多种，其中基于可调谐法布里珀罗(Fabry-Perot,F-P) 滤波器的波长解调方法具有灵敏度高、可调谐范围大等特点得到了广泛应用。 传统的基于可调谐F-P滤波器的波长解调方法是通过标定获得压电陶瓷的驱动 电压和光纤光栅反射波长的对应关系实现的，这种解调方法简单实用。但由于 可调谐F-P滤波器器件本身制造工艺的限制，在反复扫描时受电磁感应和电荷 迟滞等的影响不可能每次扫描都精确重合，且其压电陶瓷容易受到外界环境温 度和使用时间的影响发生偏移，获得的压电陶瓷驱动电压和光纤光栅反射波长 之间的对应关系存在严重的系统误差，从而难以保证解调系统对待测传感光栅 的检测精度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种波长解调精度高且简单可靠的光纤光栅加 速度传感器的波长解调系统。

本发明的目的之二在于提供一种所述光纤光栅加速度传感器的波长解调系 统的波长解调方法。

本发明提供的这种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统，包括宽带光源、 光隔离器、可调谐F-P滤波器、锯齿波信号发生器、耦合器、F-P标准具、第一 光电探测器、光环形器、第二光电探测器、第一参考光栅、第二参考光栅、光 纤光栅加速度传感器、数据采集模块和上位机；宽带光源发出的光经光隔离器 进入可调谐F-P滤波器，锯齿波信号发生器产生锯齿波信号并驱动可调谐F-P 滤波器，从而控制经过所述可调谐F-P滤波器的光谱带宽；可调谐F-P滤波器输 出的光信号进入耦合器后均分为两路输出，第一路光信号通过F-P标准具后进 入第一光电探测器，第二路光信号通过光环形器输出至依次串联的第一参考光栅、第二参考光栅和光纤光栅加速度传感器，光纤光栅加速度传感器的反射光 再经光环形器后进入第二光电探测器；数据采集模块采集第一光探测器和第二 光探测器输出的光信号并上传上位机，上位机根据上传的采样信号进行光纤光 栅加速度传感器的波长解调。

所述的锯齿波信号发生器为由DSP控制芯片构成的幅值可调的锯齿波信号 发生器。

本发明提供的这种所述光纤光栅加速度传感器的波长解调系统的波长解调 方法，包括如下步骤：

S1.锯齿波信号发生器产生锯齿波扫描电压并输入可调谐F-P滤波器；

S2.对F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器的光谱进行同步数据采集；

S3.分别对步骤S2采集的F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道的 数据进行小波去噪；

S4.分别对步骤S3得到的小波去噪后的F-P标准具通道和光纤光栅加速度 传感器通道的数据进行寻峰计算；

S5.根据已知的第一参考光栅、第二参考光栅的波长值和步骤S4得到的寻 峰计算结果计算得到光纤光栅加速度传感器的波长解调结果。

步骤S1所述的产生锯齿波扫描电压，具体为采用如下步骤计算得到锯齿波 扫描电压值：

1)通过实验法找到锯齿波扫描电压的范围；所述锯齿波扫描的电压必须使 得在锯齿波扫描电压下可调谐F-P滤波器的透射波长的范围大于所述宽带光源 的光谱范围；

2)根据步骤1)得到的锯齿波的扫描范围和锯齿波信号发生器的特性，调 整锯齿波发生器的扫描电压范围。

步骤S3所述的对通道的数据进行小波去噪为对通道的数据进行小波可变阈 值函数去噪，具体为采用如下步骤进行小波去噪：

(1)选取小波基；

(2)确定分解尺度；

(3)得到小波系数；

(4)采用如下算式确定阈值：

式中λ即为确定的阈值，σ为噪声的均方根误差，N为信号长度，j为分解的尺 度；

(5)选取如下算式为阈值函数：

(6)进行小波重构，从而得到小波去噪后的重构信号。

步骤S4所述的进行寻峰计算，具体为采用如下步骤进行寻峰计算：

A.采用如下步骤获取F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道中信号 峰值的横坐标；

ⅰ通过调节F-P标准具的宽度改变光的干涉光程差，使光波发生干涉后谱 线的精细结构进一步加强，提高信号分辨率，干涉后的光一部分直接作为参考 光标定，另一部分光进入光纤光栅加速度传感器；

ⅱ给光纤光栅加速度传感器一外加振动信号，此时的光波波长将发生偏移， 光纤光栅中心漂移波长与加速度成正比，由此传感器产生的光波漂移量就作为 信号峰值的横坐标；

B.以通道中第m个峰所对应的波长值λ_m为标定，采用如下算式将F-P标准 具的采样通道中的所有波长值进行标定：

式中，λ_m+n为通道中第m+n个峰的波长值，λ_m-n为通道中第m-n个峰的波长值， c为光速，FSR为F-P标准具的自由光谱范围，且n为F-P标准具 的腔内介质的折射率，d为F-P标准具的腔长；

C.以标定后的F-P标准具通道的每个采样点对应的波长确定光纤光栅加速 度传感器通道中每个峰对应的波长。

步骤S5所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长解调结果，具体为采用如 下步骤计算得到波长解调结果：

a.获取F-P标准具通道中，位于第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]和第 二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]之间的峰的横坐标Peak0[m]；

b.根据第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]、第一参考光栅的波长值λ_ref1、 第二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]和第二参考光栅的波长值λ_ref2，计算得到步 骤a得到的F-P标准具通道中位于第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]和第二参 考光栅的峰值横坐标Peak1[2]之间的峰的横坐标Peak0[m]所对应的峰的波长值 λ_m；

c.根据得到的光纤光栅加速度传感器通道中的峰值横坐标Peak1[3]，在F-P 标准具通道中获取位于横坐标Peak1[3]左侧和右侧的峰的横坐标Peak0[m+n]和 Peak0[m+n+1]，即Peak0[m+n]<Peak1[3]<Peak0[m+n+1]；

d.根据步骤c得到的Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，以λ_m为标定参考波长， 根据Peak0[m+n]所对应的波长λ_m+n与λ_m之间的波峰间隔数，以及Peak0[m+n+1] 所对应的波长λ_m+n+1与λ_m之间的波峰间隔数，采用下式计算得到F-P标准具通道 中位于光纤光栅加速度传感器通道中光纤光栅加速度传感器左右两侧的两个峰 的波长值：

e.根据光纤光栅加速度传感器通道中的峰值横坐标Peak1[3]，步骤d中得 到的波长值λ_m+n、λ_m+n+1和对应的横坐标Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，计算得到 光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，从而解调出光纤光栅加速度传感器的波 长。

步骤b所述的计算得到波长值λ_m，具体为采用下式计算得到波长值λ_m：

步骤b所述的计算得到波长值λ_m，具体为采用如下原则计算得到波长值λ_m：

若则有：

否则，

步骤e所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，具体为采用如下算 式计算波长值λ_FBG：

步骤e所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，具体为采用如下原 则计算波长值λ_FBG：

若则有：

否则：

本发明提供的这种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统及波长解调方 法，当温度变化导致可调谐F-P滤波器的滤波特性发生变化时，相同的扫描电 压对应的光的波长发生变化，但此时F-P标准具通道和参考光栅通道的入射光 会同时跟随可调谐F-P滤波器变化，所以可避免由此产生的解调误差；本发明 所设计的方案利用了采样点和波长之间的关系，没有采用扫描电压和波长之间 的关系，从而可避免扫描电压波动产生的解调误差，能实现高准确度的波长解 调；本发明方法能够避免扫描电压波动产生的解调误差，快速精确实现对传感 光栅波长的解调，而且波长解调精度高，简单可靠。

附图说明

图1为本发明系统的功能模块图。

图2为本发明方法的方法流程图。

图3为本发明方法中的小波可变阈值函数去噪法的效果示意图。

图4为本发明方法中的F-P标准具的波长标定的示意图。

图5为本发明方法中的F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道的光 谱分析示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明系统的功能模块图：本发明提供的这种光纤光栅加速 度传感器的波长解调系统，包括宽带光源、光隔离器、可调谐F-P滤波器、锯 齿波信号发生器、耦合器、F-P标准具、第一光电探测器、光环形器、第二光电 探测器、第一参考光栅、第二参考光栅、光纤光栅加速度传感器、数据采集模 块和上位机；宽带光源发出的光经光隔离器进入可调谐F-P滤波器，锯齿波信 号发生器产生锯齿波信号并驱动可调谐F-P滤波器，从而控制经过所述可调谐 F-P滤波器的光谱带宽；可调谐F-P滤波器输出的光信号进入耦合器后均分为两 路输出，第一路光信号通过F-P标准具后进入第一光电探测器，第二路光信号 通过光环形器输出至依次串联的第一参考光栅、第二参考光栅和光纤光栅加速 度传感器，光纤光栅加速度传感器的反射光再经光环形器后进入第二光电探测 器；数据采集模块采集第一光探测器和第二光探测器输出的光信号并上传上位 机，上位机根据上传的采样信号进行光纤光栅加速度传感器的波长解调；锯齿 波信号发生器为由DSP控制芯片构成的幅值可调的锯齿波信号发生器。

如图2所示为本发明方法的流程图：本发明提供的这种所述光纤光栅加速 度传感器的波长解调系统的波长解调方法，包括如下步骤：

S1.锯齿波信号发生器产生锯齿波扫描电压并输入可调谐F-P滤波器；具体 为采用如下步骤计算得到锯齿波扫描电压值：

1)通过实验法找到锯齿波扫描电压的范围；所述锯齿波扫描的电压必须使 得在锯齿波扫描电压下可调谐F-P滤波器的透射波长的范围大于所述宽带光源 的光谱范围；

2)根据步骤1)得到的锯齿波的扫描范围和锯齿波信号发生器的特性，调 整锯齿波发生器的扫描电压范围；

比如：根据宽带光源的光谱范围1525nm-1565nm，可调谐F-P滤波器的扫 描电压范围必须使得其透射波长的范围涵盖该宽带光源的光谱范围。通过实验 寻找到两个极值电压9.5V(透射波长为1565nm)和18.5V(透射波长为1525nm)， 所以锯齿波的扫描电压只要覆盖9.0V-18V就可以了。采用高性能的16位ad转 换芯片AD6541，它的转换建立时间为1μs，满足系统要求。

整个锯齿波产生过程为DSPF2812通过SPI接口每隔5μs送一个16进制自 加1的ad数值(temp)给DAC模块，AD6541通过DA转换产生对应的0-5V线性 电平，再通过模拟运算电路(一个比例运算放大器加一个加法器)将0-5V电平 搬迁到8-20V从而满足系统需求。DSP的temp数值与DA模块产生的电压值关 系如下式所示:

当temp从0逐渐加1到65535时,u₀从8V线性变化到21V,同时扫描精度 为(1565-1525)/65535)≈0.7pm。这样在锯齿形驱动电压的作用下，使可调谐 F-P滤波器的腔长发生周期性的变化，从而实现了对宽带光源的整个光谱范围的 扫描。每个周期最后保持一段零电压，可以降低可调谐F-P滤波器的迟滞性带 来的影响。采用锯齿波扫描比采用方波扫描精度更高。

S2.对F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器的光谱进行同步数据采集；

S3.分别对步骤S2采集的F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道的 数据进行小波去噪；

由于光纤光栅存在材料色散、波导色散和结构色散，以及光电探测器的散 弹噪声的存在，采集到的信号必不可少产生噪声。设s(t)为采集到的原始信号， n(t)为服从N(0,)的高斯白噪声，将高斯白噪声加到原始信号，得到含有噪声的 信号f(t)可表示为：

f(t)＝s(t)+n(t)

对f(t)做离散小波变换得到：

ω_f(j,k)＝ω_s(j,k)+ω_n(j,k),j＝0,1,...,J,k＝0,1,...,N

其中ω_s(j,k)和ω_n(j,k)ω_n(j,k)分别为原始信号和噪声信号在第j层上的小波系数，J表示小波变换最大分解层，N表示信号长度；

由上式可知，原始信号能量大多表现在有限的小波系数上，且幅值大；噪 声能量主要体现在全部小波域内，且幅值小。所以选择一个恰当的阈值，对小 波系数做量化处理，再对量化后的系数进行重构，即可得到去除噪声的信号。

因此，具体可以采用如下步骤进行小波去噪：

(1)选取小波基；

(2)确定分解尺度；

(3)得到小波系数；

(4)采用如下算式确定阈值：

式中λ即为确定的阈值，σ为噪声的均方根误差，N为信号长度，j为分解的尺 度；

(5)选取如下算式为阈值函数：

(6)进行小波重构，从而得到小波去噪后的重构信号；

在具体实施时，实验中选用Sym8小波基，经反复多次实验表明，分解层次 到第五层的时候效果最好，因此最后采用该方法作为数据源数据去噪方法，最 终效果如图3所示，图中a是整体原始信号的时域波形，b是选用Sym8小波基， 分解层次为五层的小波阈值去噪处理后的整体信号波形；c是某个光栅通道某个 峰值点未处理器前的局部放大图；d是峰值点经过去噪后的放大图。

S4.分别对步骤S3得到的小波去噪后的F-P标准具通道和光纤光栅加速度 传感器通道的数据进行寻峰计算；

如图4所示为F-P标准具透射谱示意图；假设F-P标准具中的第m和第m+1 这两个连续峰对应的波长分别为λ_m和λ_m+1，c为光速，则其对应的频率值分别为

和

自由光谱范围(FSR：Free Spectrum Range)：自由光谱范围是衡量F-P滤波 器透射光谱中两个相邻的共振峰之间的频率距离，一般表示为：

式中n为F-P标准具的腔内介质的折射率，d为腔长，由于F-P标准具的n 和d为定值，所以FSR为一定值，即图4中各峰之间的频率间隔为定值FSR。 则各峰之间的波长间隔Δλ为：

由此可见Δλ不是定值，即图4中的各峰的波长间隔是不相等的，因此只能 通过相邻峰之间的频率间隔为定值FSR来找寻各峰之间的波长关系。

因此，在具体实施时，可以采用如下步骤进行寻峰计算：

A.采用如下步骤获取F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道中信号 峰值的横坐标；

ⅰ通过调节F-P标准具的宽度改变光的干涉光程差，使光波发生干涉后谱 线的精细结构进一步加强，提高信号分辨率，干涉后的光一部分直接作为参考 光标定，另一部分光进入光纤光栅加速度传感器；

ⅱ给光纤光栅加速度传感器一外加振动信号，此时的光波波长将发生偏移， 光纤光栅中心漂移波长与加速度成正比，由此传感器产生的光波漂移量就作为 信号峰值的横坐标；

B.以通道中第m个峰所对应的波长值λ_m为标定，采用如下算式将F-P标准 具的采样通道中的所有波长值进行标定：

式中，λ_m+n为通道中第m+n个峰的波长值，λ_m-n为通道中第m-n个峰的波长值， c为光速，FSR为F-P标准具的自由光谱范围，且n为F-P标准具 的腔内介质的折射率，d为F-P标准具的腔长；

C.以标定后的F-P标准具通道的每个采样点对应的波长确定光纤光栅加速 度传感器通道中每个峰对应的波长。

S5.根据已知的第一参考光栅、第二参考光栅的波长值和步骤S4得到的寻 峰计算结果计算得到光纤光栅加速度传感器的波长解调结果。

如图5中上面的一路为F-P标准具通道的光谱示意图，图5中下面的一路 为传感光栅通道的光谱示意图。

可以采用如下步骤计算得到波长解调结果：

a.获取F-P标准具通道中，位于第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]和第 二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]之间的峰的横坐标Peak0[m]；

b.根据第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]、第一参考光栅的波长值λ_ref1、 第二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]和第二参考光栅的波长值λ_ref2，计算得到步 骤a得到的F-P标准具通道中位于第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]和第二参 考光栅的峰值横坐标Peak1[2]之间的峰的横坐标Peak0[m]所对应的峰的波长值 λ_m；

所述的计算得到波长值λ_m，具体为采用下式计算得到波长值λ_m：

同时，也可以采用如下的改进方法：采用如下原则计算得到波长值λ_m：

若则有：

否则，

c.根据得到的光纤光栅加速度传感器通道中的峰值横坐标Peak1[3]，在F-P 标准具通道中获取位于横坐标Peak1[3]左侧和右侧的峰的横坐标Peak0[m+n]和 Peak0[m+n+1]，即Peak0[m+n]<Peak1[3]<Peak0[m+n+1]；

d.根据步骤c得到的Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，以λ_m为标定参考波长， 根据Peak0[m+n]所对应的波长λ_m+n与λ_m之间的波峰间隔数，以及Peak0[m+n+1] 所对应的波长λ_m+n+1与λ_m之间的波峰间隔数，采用下式计算得到F-P标准具通道 中位于光纤光栅加速度传感器通道中光纤光栅加速度传感器左右两侧的两个峰 的波长值：

e.根据光纤光栅加速度传感器通道中的峰值横坐标Peak1[3]，步骤d中得 到的波长值λ_m+n、λ_m+n+1和对应的横坐标Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，计算得到 光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，从而解调出光纤光栅加速度传感器的波 长。

所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，具体为采用如下算式计 算波长值λ_FBG：

也可以采用如下的改进方法计算光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG：

若则有：

否则：

Claims (10)

1.一种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统，其特征在于包括宽带光源、光隔离器、可调谐F-P滤波器、锯齿波信号发生器、耦合器、F-P标准具、第一光电探测器、光环形器、第二光电探测器、第一参考光栅、第二参考光栅、光纤光栅加速度传感器、数据采集模块和上位机；宽带光源发出的光经光隔离器进入可调谐F-P滤波器，锯齿波信号发生器产生锯齿波信号并驱动可调谐F-P滤波器，从而控制经过所述可调谐F-P滤波器的光谱带宽；可调谐F-P滤波器输出的光信号进入耦合器后均分为两路输出，第一路光信号通过F-P标准具后进入第一光电探测器，第二路光信号通过光环形器输出至依次串联的第一参考光栅、第二参考光栅和光纤光栅加速度传感器，光纤光栅加速度传感器的反射光再经光环形器后进入第二光电探测器；数据采集模块采集第一光探测器和第二光探测器输出的光信号并上传上位机，上位机根据上传的采样信号进行光纤光栅加速度传感器的波长解调。

2.一种权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器的波长解调系统的波长解调方法，包括如下步骤：

S1.锯齿波信号发生器产生锯齿波扫描电压并输入可调谐F-P滤波器；

S2.对F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器的光谱进行同步数据采集；

S3.分别对步骤S2采集的F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道的数据进行小波去噪；

S4.分别对步骤S3得到的小波去噪后的F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道的数据进行寻峰计算；

S5.根据已知的第一参考光栅、第二参考光栅的波长值和步骤S4得到的寻峰计算结果计算得到光纤光栅加速度传感器的波长解调结果。

3.根据权利2所述的波长解调方法，其特征在于步骤S1所述的产生锯齿波扫描电压，具体为采用如下步骤计算得到锯齿波扫描电压值：

1)通过实验法找到锯齿波扫描电压的范围；所述锯齿波扫描的电压必须使得在锯齿波扫描电压下可调谐F-P滤波器的透射波长的范围大于所述宽带光源的光谱范围；

2)根据步骤1)得到的锯齿波的扫描范围和锯齿波信号发生器的特性，调整锯齿波发生器的扫描电压范围。

4.根据权利3所述的波长解调方法，其特征在于步骤S3所述的对通道的数据进行小波去噪为对通道的数据进行小波可变阈值函数去噪，具体为采用如下步骤进行小波去噪：

(1)选取小波基；

(2)确定分解尺度；

(3)得到小波系数；

(4)采用如下算式确定阈值：

<mrow> <mi>&amp;lambda;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;sigma;</mi> <msqrt> <mrow> <mn>2</mn> <mi>lg</mi> <mi> </mi> <mi>N</mi> </mrow> </msqrt> </mrow> <mrow> <mi>exp</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中λ即为确定的阈值，σ为噪声的均方根误差，N为信号长度，j为分解的尺度；

(5)选取如下算式为阈值函数：

<mrow> <mover> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>^</mo> </mover> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>g</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> <mo>*</mo> <mi>exp</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> <mo>-</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>&lt;</mo> <mi>&amp;lambda;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

(6)进行小波重构，从而得到小波去噪后的重构信号。

5.根据权利4所述的波长解调方法，其特征在于步骤S4所述的进行寻峰计算，具体为采用如下步骤进行寻峰计算：

A.采用如下步骤获取F-P标准具通道和光纤光栅加速度传感器通道中信号峰值的横坐标；

ⅰ调节F-P标准具的宽度改变光的干涉光程差，并将干涉后的光一部分直接作为参考光标定，另一部分光进入光纤光栅加速度传感器；

ⅱ给光纤光栅加速度传感器外加振动信号从而使得光波发生偏移，并将光纤光栅加速度传感器产生的光波漂移量作为信号峰值的横坐标；

B.以通道中第m个峰所对应的波长值λ_m为标定，采用如下算式将F-P标准具的采样通道中的所有波长值进行标定：

<mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>c</mi> <mo>*</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mi>m</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>*</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>*</mo> <mi>F</mi> <mi>S</mi> <mi>R</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

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式中，λ_m+n为通道中第m+n个峰的波长值，λ_m-n为通道中第m-n个峰的波长值，c为光速，FSR为F-P标准具的自由光谱范围，且n为F-P标准具的腔内介质的折射率，d为F-P标准具的腔长；

C.以标定后的F-P标准具通道的每个采样点对应的波长确定光纤光栅加速度传感器通道中每个峰对应的波长。

6.根据权利6所述的波长解调方法，其特征在于步骤S5所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长解调结果，具体为采用如下步骤计算得到波长解调结果：

a.获取F-P标准具通道中，位于第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]和第二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]之间的峰的横坐标Peak0[m]；

b.根据第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]、第一参考光栅的波长值λ_ref1、第二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]和第二参考光栅的波长值λ_ref2，计算得到步骤a得到的F-P标准具通道中位于第一参考光栅的峰值横坐标Peak1[1]和第二参考光栅的峰值横坐标Peak1[2]之间的峰的横坐标Peak0[m]所对应的峰的波长值λ_m；

c.根据得到的光纤光栅加速度传感器通道中的峰值横坐标Peak1[3]，在F-P标准具通道中获取位于横坐标Peak1[3]左侧和右侧的峰的横坐标Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，即Peak0[m+n]<Peak1[3]<Peak0[m+n+1]；

d.根据步骤c得到的Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，以λ_m为标定参考波长，根据Peak0[m+n]所对应的波长λ_m+n与λ_m之间的波峰间隔数，以及Peak0[m+n+1]所对应的波长λ_m+n+1与λ_m之间的波峰间隔数，采用下式计算得到F-P标准具通道中位于光纤光栅加速度传感器通道中光纤光栅加速度传感器左右两侧的两个峰的波长值：

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e.根据光纤光栅加速度传感器通道中的峰值横坐标Peak1[3]，步骤d中得到的波长值λ_m+n、λ_m+n+1和对应的横坐标Peak0[m+n]和Peak0[m+n+1]，计算得到光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，从而解调出光纤光栅加速度传感器的波长。

7.根据权利6所述的波长解调方法，其特征在于步骤b所述的计算得到波长值λ_m，具体为采用下式计算得到波长值λ_m：

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8.根据权利6所述的波长解调方法，其特征在于步骤b所述的计算得到波长值λ_m，具体为采用如下原则计算得到波长值λ_m：

若则有：

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否则，

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9.根据权利6所述的波长解调方法，其特征在于步骤e所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，具体为采用如下算式计算波长值λ_FBG：

<mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>B</mi> <mi>G</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>0</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>0</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>1</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>3</mn> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>0</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

10.根据权利6所述的波长解调方法，其特征在于步骤e所述的计算光纤光栅加速度传感器的波长值λ_FBG，具体为采用如下原则计算波长值λ_FBG：

若则有：

<mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>B</mi> <mi>G</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>0</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>0</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>1</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>3</mn> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mi>P</mi> <mi>e</mi> <mi>a</mi> <mi>k</mi> <mn>0</mn> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

否则：

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