基于标定算法和相移技术的快速、高精度低相干干涉解调方法

摘要

基于标定算法和相移技术的快速、高精度低相干干涉解调方法，属于光纤传感领域，具体涉及大气压力的测量，测量方法基于低相干干涉技术，将外界大气压力的变化转换为法布里-珀罗传感器的腔长信息，当腔长引起的光程差和干涉仪扫描的光程差相匹配时在该局部区域形成明显的低相干干涉条纹。该方法首先利用改进型质心的标定算法快速地确定一个特定级次的波峰位置，然后利用对相移技术得到的该波峰对应的相对相位进行线性拟合的方法准确地获取其峰值位置。波峰的定位和峰值位置的准确获取所需要的计算量都很小，且能够保持很高的解调精度，该方法能够实现低相干干涉的快速、高精度解调。

主权项

1.一种基于标定算法和相移技术的快速、高精度低相干干涉解调方法，其特征在于该方法首先需要定位一个特定级次的波峰位置，然后准确地获取该波峰的峰值位置，通过获取波峰峰值位置的平移以得到干涉条纹的整体平移信息，实现解调，具体实现步骤为：第1、特定级次波峰位置的确定，波峰级次一般选择为中心波峰或0级波峰，其他级次的波峰位置，分别通过在0级波峰位置的基准上加上或减去相应个波长距离得到：第1.1、进行标定实验，建立干涉条纹的质心位置和准确的特定级次的波峰峰值位置的对应关系，并进行三次多项式拟合，得到拟合表达式；第1.2、解调时，将质心带入通过标定实验得到的拟合表达式，得到该特定级次波峰的估测位置，估测位置所在的波峰即为需要确定的特定级次的波峰；第2、已确定的特定级次波峰峰值位置的准确获取：第2.1、利用七步相移公式得到干涉条纹的相对相位φ(n)：$\phi \left(n\right)=\arctan \left[\frac{3I(n-m/4)+I(n+3m/4)-I(n-3m/4)-3I(n+m/4)}{4I\left(n\right)-2I(n-m/2)-2I(n+m/2)}\right]$其中，I(n)为实际采集的光强，n为采集的序列号，m为一个波长λ的干涉条纹对应的采集点数；第2.2、上面的相移公式得到的相位φ(n)∈(-π/2,π/2)，通过下面的公式进行相位展开得到使展开后相位其中，K(n)为干涉条纹的对比度：K(n)=I(n)-I(n+m/2)；第2.3、对已经确定的特定级次波峰对应的相对相位进行最小二乘线性拟合，拟合直线纵坐标为零的点为波峰峰值点，其横坐标即为波峰峰值点位置。