CN109000694B - 光栅制备在线监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光栅制备在线监测方法及系统，其中方法包括以下步骤：将一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据组成j·i矩阵，该矩阵的行代表波长步进，列代表采样点，j为波长步进总个数，i为所有采样点个数；对j·i矩阵逐列进行寻峰，得到光栅的实际位置，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，得到j·m矩阵，对其每一列数据进行累加，得到一个新的1×i的矩阵[n1 n2…ni]，其中ni是由j个数据点组成，对于每一个ni，依次比较λ1‑i～λj‑i，得到每一列的最大值为[x1 x2…xi]；假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为[λ1 λ2…λi]，其中λi＝λ0+xi/1000；对所有待测光栅波长取加权平均值得到平均波长值，进一步得到待测光栅波长与平均波长差值；将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。

Description

光栅制备在线监测方法及系统
技术领域
本发明属于光纤光栅传感领域，结合波分复用(WDM)和光时域反射(OTDR)技术,能及时的反馈光栅的反射率、波长一致性及旁瓣大小等信息，实现对制备的光栅性能指标进行实时监控。
背景技术
光栅解调隶属于光纤传感技术的一种，它是通过紫外激光照射位于光纤上方的相位掩模板后，在光纤内部形成一段栅状结构，该区域波长在温度、应变等作用下会发生偏移，通过测量中心波长的偏移，可以准确感测温度、压力、应变及位移的变化。
发明内容
为了解决现有光栅制备系统存在着的光栅刻写质量差等问题，本发明提出了一种实时监测系统，对光栅的反射信号进行波长解调，并对信号进行一定的处理，进一步得到刻制光栅的质量信息，包括反射率、波长一致性、旁瓣等信息，实现对刻制光栅情况的实时监控和反馈，有效的提高了刻制光栅的质量。
本发明采用如下的技术方案：
提供一种光栅制备在线监测方法，包括以下步骤：将一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据组成j·i矩阵
Figure BDA0001834359780000011
该矩阵的行代表波长步进，列代表采样点，j为波长步进总个数，i为所有采样点个数；
对j·i矩阵逐列进行寻峰，峰值个数不为0，则峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，寻峰后获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，获得m个j×1数组，组成j·m矩阵
Figure BDA0001834359780000012
数组每列分别代表了m个光栅在频域中的信息；
将j·m矩阵的每一列数据进行累加，得到一个新的1×m的矩阵[n1 n2 … nm]，其中ni＝[λ1-i λ2-i … λj-i]T i∈[k,k+m-1]，对于每一个ni，依次比较λ1-i～λj-i，得到每一列的最大值为[x1 x2 … xi]；假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为[λ1 λ2 …λi]，其中λi＝λ0+xi/1000；
对所有待测光栅波长取加权平均值得到平均波长值为
Figure BDA0001834359780000021
进一步得到待测光栅波长与平均波长差值为[Δλ1 Δλ2 … Δλi]；
将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。
接上述技术方案，该方法还包括光栅旁瓣判断的步骤：
对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000022
将每一列数据以二维图像的形式表示出来，得到光栅反射回来的波形图，对于每一个光谱数据，对j个数据点进行循环遍历，记录下大于交点阈值线的第一个数据点的横坐标a与最后一个数据点的横坐标b，并记录下大于交点阈值数据点的总个数n，若：
d)若a、b均为0，则交点个数为0；
e)若b-a+1＝n，则交点个数为2；
f)若b-a+1>n，则交点个数为4。
接上述技术方案，该方法还包括光谱强度异常判断的步骤：
对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000023
对其逐列依次查找最大值，得到一个新的代表光栅反射光谱强度的1×m数组
[P1 P2 … Pm]
其中Pi＝max(λi-1,λi-2,…λi-m)，将有效光栅光谱强依次与光谱强度阈值P比较，若光栅光谱强度小于光谱强度阈值，则该光栅异常。
接上述技术方案，该方法还包括光谱底宽异常判断的步骤：
对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000024
对每一列有效光谱数据进行遍历，逐次与预设基准值相比较，找出大于预设基准值的数据点的起始位置a和最后一个位置b，则该光栅光谱的底宽为(b-a)*步进，然后将光栅光谱的底宽与底宽阈值Δ进行比较判断，如果实际底宽大于底宽阈值，则该光栅异常。
本发明还提供了一种光栅制备在线监测系统，包括：
矩阵模块，用于将一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据组成j·i矩阵
Figure BDA0001834359780000031
该矩阵的行代表波长步进，列代表采样点，j为波长步进总个数，i为所有采样点个数；
光栅空间位置寻找模块，用于对j·i矩阵逐列进行寻峰，峰值个数不为0，则峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，寻峰后获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，获得m个j×1数组，组成j·m矩阵
Figure BDA0001834359780000032
数组每列分别代表了m个光栅在频域中的信息；
比较模块，将j·m矩阵的每一列数据进行累加，得到一个新的1×m的矩阵[n1 n2… nm]，其中ni＝[λ1-i λ2-i … λj-i]T i∈[k,k+m-1]，对于每一个ni，依次比较λ1-i～λj-i，得到每一列的最大值为[x1 x2 … xi]；假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为[λ1 λ2 … λi]，其中λi＝λ0+xi/1000；
波长差值计算模块，用于对所有待测光栅波长取加权平均值得到平均波长值为
Figure BDA0001834359780000033
进一步得到待测光栅波长与平均波长差值为[Δλ1 Δλ2 … Δλi]；
波长一致性判断模块，用于将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。
接上述技术方案，该系统还包括光栅旁瓣判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000034
将每一列数据以二维图像的形式表示出来，得到光栅反射回来的波形图，对于每一个光谱数据，对j个数据点进行循环遍历，记录下大于交点阈值线的第一个数据点的横坐标a与最后一个数据点的横坐标b，并记录下大于交点阈值数据点的总个数n，若：
d)若a、b均为0，则交点个数为0；
e)若b-a+1＝n，则交点个数为2；
f)若b-a+1>n，则交点个数为4。
接上述技术方案，该系统还包括光谱强度异常判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000041
对其逐列依次查找最大值，得到一个新的代表光栅反射光谱强度的1×m数组
[P1 P2 … Pm]
其中Pi＝max(λi-1,λi-2,…λi-m)，将有效光栅光谱强依次与光谱强度阈值P比较，若光栅光谱强度小于光谱强度阈值，则该光栅异常。
接上述技术方案，该系统还包括光谱底宽异常判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000042
对每一列有效光谱数据进行遍历，逐次与预设基准值相比较，找出大于基准值的数据点的起始位置a和最后一个位置b，则该光栅光谱的底宽为(b-a)*步进，然后将光栅光谱的底宽与底宽阈值Δ进行比较判断，如果实际底宽大于底宽阈值，则该光栅异常。
本发明还提供了一种光栅制备在线监测装置，包括：
扫频光源；
光脉冲调制模块，与扫频光源连接，接收扫频光源产生的电同步脉冲作为触发信号，并产生一定脉宽的电脉冲，该电脉冲被分为两路，一路产生一定脉宽的光脉冲，进入待测光栅阵列；另一路作为同步电脉冲控制数据采集模块进行数据同步采集；
待测光栅阵列，将接收的光反射给光电转换模块；
光电转换模块，将待测光栅阵列反射回来的光信号转换为模拟电信号，将模拟电信号送入数据采集模块进行采集；
数据采集模块，将光电转换模块输出的模拟信号进行A/D转换后，根据光脉冲调制模块提供的同步电脉冲进行同步采样；
数据处理模块，将采集到的数据进行处理和判断，具体按照上述监测方法进行处理和判断。
本发明具有以下优点：该系统提出了一种新的解调算法，实现了对光栅反射率、波长一致性及旁瓣大小等信息的实时监控，有效提高了制备光栅的质量。该系统测量周期可达1s，实现对光栅质量的实时反馈。
附图说明
图1是本发明提供的光栅制备在线监测装置框图。
图2是本发明提供的光脉冲调制模块的工作流程图。
图3是本发明提供的光栅制备在线监测方法程序流程图。
图4是本发明提供的光栅旁瓣判断原理图。
图5是本发明光栅制备在线监测系统模块示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明：
本发明光栅制备在线监测装置框图如图1所示，可调谐扫频光源模块产生连续的扫频光，脉冲调制模块将光源产生的扫频光调制成脉冲光，脉冲光照射在等间隔光栅阵列上，按照位置的顺序依次反射传入光电转换模块，光电转换模块将反射回来的光信号转换成为电信号，数据采集模块采集转换后的电信号，将采集到的数据传至信号处理模块，信号处理模块对采集到的数据进行波长解调及处理，实现对光栅反射率、波长一致性及旁瓣大小等信息的反馈，其中：
可调谐扫频光源模块为系统提供原始的扫频光信号，扫频光源的带宽由制备的光栅的中心波长决定。在本监测系统中，根据待测光栅中心波长确定扫频光带宽，若待测光栅中心波长为单波长(1550nm)，则扫描范围为2nm，步进为10pm，若待测光栅中心波长为双波长(1550nm和1553nm，默认为单波长的情况)，则扫描范围为3nm，步进为10pm，原始连续扫频光扫描全范围需要200次(或者300次，根据扫描范围与步进的比值确定)，每次步进均会产生一个电脉冲，代表光源波长切换成功并处于稳定状态。
脉冲调制模块在接收到扫频光源模块产生的电脉冲后，会产生10ns的电脉冲信号，该电脉冲信号在控制SOA(光环形放大器)产生脉冲光的同时，会作为采集卡的触发信号控制采集卡进行同步采集。
光电转换模块将等间距光栅阵列反射回来的脉冲光转换成为采集卡可采集的电信号，并传送至数据采集模块进行数据的采集。
数据采集模块将光电转换模块传过来的电信号进行AD转换后，由脉冲调制模块产生的电脉冲控制进行同步采集，采样的频率由扫频光每个步进波长的脉宽决定，该系统中步进波长脉宽为10ns，因此采样频率至少为200M。在本发明中，采集卡空间分辨率为0.5m，刻制光缆长度可达10km，因此采样深度至少为2万个采样点。
数据处理模块将采集到的数据进行处理和解调，将每个扫描周期的数据作为一组，在该系统中，一个周期扫描次数为200，采样深度为2万个点，因此一个完整扫描周期产生的数据量为200×20000的二维数组，200即代表着采样数据的波长信息，20000代表的着采样数据的空间位置信息。
在本系统中选取泵浦电流可调谐的激光器作为本系统的扫频激光器，等间距光栅阵列由0.5m间距的光栅组成(光栅间距由光栅刻制仪器决定)，光电转换板由PIN管和放大器构成，数据采集卡由FPGA控制芯片构成，信号处理模块由X86系统搭建。
可调谐激光器提供2nm，步进为10pm的扫描光，每步进一次就会产生一个电脉冲，该电脉冲代表光源波长切换成功并处于稳定状态。如图2所示，脉冲调制模块在接收到扫频光源模块产生的电脉冲后，会产生10ns的电脉冲信号，该电脉冲一方面控制光环形放大器产生脉冲光，另一方面作为采集卡的触发信号控制采集卡进行同步采集。根据OTDR原理，脉冲光入射到等间距光栅阵列后，按照先后顺序返回到光电转换板，光电转换板通过PIN管将反射回来的光信号转换成为模拟信号，数据采集模块首先通过AD转换芯片将传输过来的模拟信号转换成为数字信号，然后再以200MHz的采样速率采集数字信号，最后将采集到的数据传送到输数据处理模块，处理的数据量的大小由采样速率和单通道长度有关：
Figure BDA0001834359780000061
其中L为单通道长度，设定为1.25km；c为光在光纤中的传播速度，为2×108m/s；f为数据采集模块的采样频率，因此可调谐激光器每步进一次产生的数据量为2500，即在本系统中，可调谐激光器全范围扫描一次产生的数据量为N＝200×2500＝500000。采样完成后，将数据传输给数据处理模块进行光栅性能指标解调，采样点数据如下所示。
Figure BDA0001834359780000062
如图3所示，采样完成后对采样数据进行相应处理，并进行波长一致性判断，光栅旁瓣判断，光谱强度异常判断以及光谱底宽异常判断。
(1)波长一致性判断
由于只有在存在光栅的位置，其采样点累加后才会有较强的信号，而无光栅存在的位置，其采样点累加后信号基本为噪声信号，因此对一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据逐列进行寻峰判断，若峰值个数不为0，则峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，经过该步骤后，可获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，即可获得m个j×1数组
Figure BDA0001834359780000071
数组每列分别代表了m个光栅在频域中的信息。
将其每列数据进行累加，可得到一个新的1×m的矩阵[n1 n2 … nm]，其中ni＝[λ1-i λ2-i … λj-i]T i∈[k,k+m-1]。以可调谐激光器每步进一次采样产生的数据量2500，波长步进200为例，对于每一个ni，依次比较λ1-i～λ200-i，得到每一列的最大值为[x1 x2 …x2500]
假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为
[λ1 λ2 … λ2500]
其中λi＝λ0+xi/1000，对所有光栅波长取加权平均值得到平均波长值为
Figure BDA0001834359780000072
进一步得到待测光栅波长与平均波长差值为
[Δλ1 Δλ2 … Δλ2500]
将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。
(2)光栅旁瓣判断
对一个周期采样点数据矩阵
Figure BDA0001834359780000073
进行寻峰，峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，经过该步骤后，可获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将采样点数据矩阵中对应位置的m列数据取出，即可获得m个j×1数组，这m个数组分别代表了m个光栅在频域中的信息，其波长步进为10pm，将得到的m个1×200数组：
Figure BDA0001834359780000074
将每一列数据以二维图像的形式表示出来，即可得到光栅反射回来的波形图。如图4所示，对于每一个光谱数据，对j个数据点进行循环遍历，记录下大于交点阈值线的第一个数据点的横坐标a与最后一个数据点的横坐标b，并记录下大于交点阈值数据点的总个数n，若：
a)若a、b均为0，则交点个数为0；
b)若b-a+1＝n，则交点个数为2；
c)若b-a+1>n，则交点个数为4。
光栅谱型与交点阈值线相交示意图如图3所示。
(3)光谱强度异常判断
对周期采样点数据矩阵进行寻峰得到光栅位置信息，根据光栅的位置信息，将原始周期采样点数据矩阵中对应位置的m列数据取出，将得到的m个1×j数组，对其逐列依次查找最大值，得到一个新的代表光栅反射光谱强度的1×m数组
[P1 P2 … Pm]
其中Pi＝max(λi-1,λi-2,…λi-m)，i∈(1,m)，将有效光栅光谱强依次与光谱强度阈值P比较，若光栅光谱强度小于光谱强度阈值，则该光栅异常。
(4)光谱底宽异常判断
对周期采样点数据矩阵进行寻峰得到光栅位置信息，根据光栅的位置信息，将原始周期采样点数据矩阵中对应位置的m列数据取出，将得到的m个1×j数组，
Figure BDA0001834359780000081
对于每一列有效光谱数据，对该有效光谱数组进行遍历，由于数据采集卡自身特性，采样数据底噪基准值为数值8192，对于光栅采样数据，峰值处即为光栅反射信号，因此选取8292(略高于底噪基准值)作为光栅的底宽阈值，因此将光谱数据λi逐次与8292相比较，找出大于8292的数据点的起始位置a和最后一个位置b，则该光栅光谱的底宽为(b-a)*步进，然后将光栅光谱的底宽与底宽阈值Δ(默认为400)进行比较判断，如果实际底宽大于底宽阈值，则该光栅异常。
本发明还提供了一种光栅制备在线监测系统，如图5所示，包括：
矩阵模块，用于将一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据组成j·i矩阵
Figure BDA0001834359780000091
该矩阵的行代表波长步进，列代表采样点，j为波长步进总个数，i为所有采样点个数；
光栅空间位置寻找模块，用于对j·i矩阵逐列进行寻峰，峰值个数不为0，则峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，寻峰后获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，获得m个j×1数组
Figure BDA0001834359780000092
数组每列分别代表了m个光栅在频域中的信息；
比较模块，将j·m矩阵的每一列数据进行累加，得到一个新的1×m的矩阵[n1 n2… nm]，其中ni＝[λ1-i λ2-i … λj-i]T i∈[k,k+m-1]，对于每一个ni，依次比较λ1-i～λj-i，得到每一列的最大值为[x1 x2 … xi]；假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为[λ1 λ2 … λi]，其中λi＝λ0+xi/1000；
波长差值计算模块，用于对所有待测光栅波长取加权平均值得到平均波长值为
Figure BDA0001834359780000093
进一步得到待测光栅波长与平均波长差值为[Δλ1 Δλ2 … Δλi]；
波长一致性判断模块，用于将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。
接上述技术方案，该系统还包括光栅旁瓣判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000094
将每一列数据以二维图像的形式表示出来，得到光栅反射回来的波形图，对于每一个光谱数据，对j个数据点进行循环遍历，记录下大于交点阈值线的第一个数据点的横坐标a与最后一个数据点的横坐标b，并记录下大于交点阈值数据点的总个数n，若：
a)若a、b均为0，则交点个数为0；
b)若b-a+1＝n，则交点个数为2；
c)若b-a+1>n，则交点个数为4。
接上述技术方案，该系统还包括光谱强度异常判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000101
对其逐列依次查找最大值，得到一个新的代表光栅反射光谱强度的1×m数组
[P1 P2 … Pm]
其中Pi＝max(λi-1,λi-2,…λi-m)，i∈(1,m)将有效光栅光谱强依次与光谱强度阈值P比较，若光栅光谱强度小于光谱强度阈值，则该光栅异常。
接上述技术方案，该系统还包括光谱底宽异常判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure BDA0001834359780000102
对每一列有效光谱数据进行遍历，逐次与预设基准值相比较，找出大于基准值的数据点的起始位置a和最后一个位置b，则该光栅光谱的底宽为(b-a)*步进，然后将光栅光谱的底宽与底宽阈值Δ进行比较判断，如果实际底宽大于底宽阈值，则该光栅异常。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种光栅制备在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据组成j·i矩阵
Figure FDA0002666086510000011
该矩阵的行代表波长步进，列代表采样点，j为波长步进总个数，i为所有采样点个数；
对j·i矩阵逐列进行寻峰，峰值个数不为0，则峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，寻峰后获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，获得m个j×1数组，组成j·m矩阵
Figure FDA0002666086510000012
数组每列分别代表了m个光栅在频域中的信息；
将j·m矩阵的每一列数据进行累加，得到一个新的1×m的矩阵[n1 n2…nm]，其中ni＝[λ1-i λ2-i…λj-i]Ti∈[k,k+m-1]，对于每一个ni，依次比较λ1-i～λj-i，得到每一列的最大值为[x1 x2…xi]；假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为[λ1 λ2…λi]，其中λi＝λ0+xi/1000；
对所有待测光栅波长取加权平均值得到平均波长值为
Figure FDA0002666086510000013
进一步得到待测光栅波长与平均波长差值为[Δλ1 Δλ2…Δλi]；
将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。
2.根据权利要求1所述的光栅制备在线监测方法，其特征在于，该方法还包括光栅旁瓣判断的步骤：
对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure FDA0002666086510000014
将每一列数据以二维图像的形式表示出来，得到光栅反射回来的波形图，对于每一个光谱数据，对j个数据点进行循环遍历，记录下大于交点阈值线的第一个数据点的横坐标a与最后一个数据点的横坐标b，并记录下大于交点阈值数据点的总个数n，若：
a)若a、b均为0，则交点个数为0；
b)若b-a+1＝n，则交点个数为2；
c)若b-a+1>n，则交点个数为4。
3.根据权利要求1所述的光栅制备在线监测方法，其特征在于，该方法还包括光谱强度异常判断的步骤：
对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure FDA0002666086510000024
对其逐列依次查找最大值，得到一个新的代表光栅反射光谱强度的1×m数组
[P1 P2…Pm]
其中Pi＝max(λi-1,λi-2,…λi-m)，i∈(1,m)，将有效光栅光谱强依次与光谱强度阈值P比较，若光栅光谱强度小于光谱强度阈值，则该光栅异常。
4.根据权利要求1所述的光栅制备在线监测方法，其特征在于，该方法还包括光谱底宽异常判断的步骤：
对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure FDA0002666086510000022
对每一列有效光谱数据进行遍历，逐次与预设基准值相比较，找出大于预设基准值的数据点的起始位置a和最后一个位置b，则该光栅光谱的底宽为(b-a)*波长步进，然后将光栅光谱的底宽与底宽阈值Δ进行比较判断，如果实际底宽大于底宽阈值，则该光栅异常。
5.一种光栅制备在线监测系统，其特征在于，包括：
矩阵模块，用于将一个扫描周期内采集的等间距光栅阵列数据组成j·i矩阵
Figure FDA0002666086510000023
该矩阵的行代表波长步进，列代表采样点，j为波长步进总个数，i为所有采样点个数；
光栅空间位置寻找模块，用于对j·i矩阵逐列进行寻峰，峰值个数不为0，则峰值处即为反射光强最大的位置，认为此处有光栅存在，其余位置则认为无光栅存在，寻峰后获得所有m个光栅的空间位置信息，根据m个光栅的空间位置信息，将等间距光栅阵列数据矩阵中对应位置的m列数据取出，获得m个j×1数组，组成j·m矩阵
Figure FDA0002666086510000031
数组每列分别代表了m个光栅在频域中的信息；
比较模块，将j·m矩阵的每一列数据进行累加，得到一个新的1×m的矩阵[n1 n2…nm]，其中ni＝[λ1-i λ2-i…λj-i]Ti∈[k,k+m-1]，对于每一个ni，依次比较λ1-i～λj-i，得到每一列的最大值为[x1 x2…xi]；假设扫描光源起始波长设置为λ0，则待测光栅波长为[λ1 λ2…λi]，其中λi＝λ0+xi/1000；
波长差值计算模块，用于对所有待测光栅波长取加权平均值得到平均波长值为
Figure FDA0002666086510000032
进一步得到待测光栅波长与平均波长差值为[Δλ1 Δλ2…Δλi]；
波长一致性判断模块，用于将该波长差值逐次与标准差值Δ比较，若波长差值大于标准差值，则该光栅波长异常。
6.根据权利要求1所述的光栅制备在线监测系统，其特征在于，该系统还包括光栅旁瓣判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure FDA0002666086510000033
将每一列数据以二维图像的形式表示出来，得到光栅反射回来的波形图，对于每一个光谱数据，对j个数据点进行循环遍历，记录下大于交点阈值线的第一个数据点的横坐标a与最后一个数据点的横坐标b，并记录下大于交点阈值数据点的总个数n，若：
a)若a、b均为0，则交点个数为0；
b)若b-a+1＝n，则交点个数为2；
c)若b-a+1>n，则交点个数为4。
7.根据权利要求1所述的光栅制备在线监测系统，其特征在于，该系统还包括光谱强度异常判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure FDA0002666086510000034
对其逐列依次查找最大值，得到一个新的代表光栅反射光谱强度的1×m数组
[P1 P2…Pm]
其中Pi＝max(λi-1,λi-2,…λi-m)，i∈(1,m)，将有效光栅光谱强依次与光谱强度阈值P比较，若光栅光谱强度小于光谱强度阈值，则该光栅异常。
8.根据权利要求1所述的光栅制备在线监测系统，其特征在于，该系统还包括光谱底宽异常判断模块，对于寻峰得到的m个光栅的采样数据
Figure FDA0002666086510000041
对每一列有效光谱数据进行遍历，逐次与预设基准值相比较，找出大于预设基准值的数据点的起始位置a和最后一个位置b，则该光栅光谱的底宽为(b-a)*波长步进，然后将光栅光谱的底宽与底宽阈值Δ进行比较判断，如果实际底宽大于底宽阈值，则该光栅异常。
9.一种光栅制备在线监测装置，其特征在于，包括：
扫频光源；
光脉冲调制模块，与扫频光源连接，接收扫频光源产生的电同步脉冲作为触发信号，并产生一定脉宽的电脉冲，该电脉冲被分为两路，一路产生一定脉宽的光脉冲，进入待测光栅阵列；另一路作为同步电脉冲控制数据采集模块进行数据同步采集；
待测光栅阵列，将接收的光反射给光电转换模块；
光电转换模块，将待测光栅阵列反射回来的光信号转换为模拟电信号，将模拟电信号送入数据采集模块进行采集；
数据采集模块，将光电转换模块输出的模拟信号进行A/D转换后，根据光脉冲调制模块提供的同步电脉冲进行同步采样；
数据处理模块，将采集到的数据进行处理和判断，具体按照权利要求1的监测方法进行处理和判断。
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