一、緒論

1.2 光纖傳感及解調技術概述

1.2.1?光纖傳感技術研究現狀

光纖傳感器的特點

• 用一根光纖作為感知外界環境參數的器件和傳輸信號的器件，配合數字信號處理技術，對幾十公里的范圍進行檢測；主要用于感知溫度、應變、振動。

分布式傳感器的主要方法：反射法和干涉法；? ?

反射法>>基于瑞利散射或者布里淵散射以及拉曼散射的光時域反射技術>>光時域反射型傳感器適用于測量光纖的長度和尋找光纖斷點>>在光時域反射型傳感系統中，光纖固定在被監測管道附近，如果發生破壞性較大的行為，這將導致光纖中的大彎曲，導致入射點處的光功率的變化。同時后向返回的散射光將在破壞行為處誘發散射或端面反射效應，因為背向返回的散射光的光功率和入射光的光功率成比例，那么通過測得光纖上某點的光功率強度的異常就能實現振動定位岡。由于背向散射光強度微弱，探測靈敏度難以提高，因此光時域反射型傳感系統技術研宄還有很大的提升空間，不適合用在破壞行為定位方面。? ??

干涉型>>①原理：當光纖受到外界環境參數擾動時，光線中激光相位信息會發生變化，通過構造光纖干涉結構，光信號相位的變化能夠轉化成激光強度的變化。在光電探測器的光電轉換之后，通過數字信號處理技術完成對信號相位分析。②由于干涉式傳感系統的巨大前景，已有多種不同結構的干涉光路結構：單個薩格奈克結構（Sagnac）、單個邁克爾遜（Michelson）結構、單個馬赫增德爾（Mach-Zehnder）結構，以及三者中兩兩組合的干涉結構。

幾種典型的定位技術

雙Sagnac結構：具有不同頻率的兩個光源，通過波分復用技術分離出兩個不同的薩格奈克干涉光路。最終通過計算兩個輸出信號的比率來獲得振動發生位置。由于必須對延遲光纖進行隔離，避免其因受環境噪聲而引起測量誤差；另外，環形結構使得該方法在長距離輸送管道的檢測中受到限制。

?薩格奈克與馬赫增德爾組成的混合干涉結構:該結構中振動發生的位置由計算薩格奈克干涉儀的輸出信號獲得，而馬赫增德爾干涉儀的使用是為了提高系統的靈敏度。這種結構由于結構過于復雜，光路過長，造成光纖相位信號的傳輸時間的滯后，在長距離測量中，誤差較大，所以不適合長距離監測；另外，該系統無法消除偏振衰落現象。
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Sagnac－Michelson混合干涉結構：要對薩格奈克結構部分的光纖進行隔離屏蔽，同時無法避免偏振衰落，導致該結構在長距離檢測的可靠性較差。
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雙馬赫增德爾光纖干涉結構：該結構不要求解調出干涉信號絕對相位，并且光纖不需要屏蔽，定位較為精確；但衰落的問題仍然沒有得到很好的解決

1.2.2 相位解調技術研究現狀

光纖傳感器的分類：強度檢測型、相位檢測型、波長檢測型；

• 相位檢測型因為其靈敏度高與穩定性好的特點備受青睞
• 研宄發現發現光波以光纖中的某個正弦波的形式傳播。外力作用會使光纖因長度、折射率等特性的變化導致正弦波相位的變化。
• 但是直接測量相位信號會又會產生隨機的漂移，并且相位信號中常含有直流分量，因此會引入較大的誤差；另外目前設備很難直接探測到光波的相位變化。
• 光纖干涉儀通過特殊光路的千涉效應把相位改變轉換成激光強度的變化，并通過光電探測器完成光電轉換，再來完成電信號的采集。
• 而求解光纖信號相位的方法就稱作相位解調算法。我們需要從檢測信號失真度、測量靈敏度、動態范圍等方面，考慮選擇不同的解調算法。
• 如今相對廣泛使用的主要是外差解調和零差解調。雖然外差解調相位靈敏度恒定，并且能夠避免1/f 噪聲影響，但是要用到移頻元件，使得系統的復雜程度增加，不能與光纖系統很好地耦合，因此現有的干涉光纖傳感技術大多采用零差解調
• 零差解調方法能夠進一步分為無源零差和有源零差。
• 基于３ｘ３耦合器的解調方法是無源零差解調的一種，該方法要求３ｘ３耦合器理想均分，如果無法保證任何兩路信號之間有１２０°的相位差，解調結果將產生較大的諧波失真。但是該算法無需用到載波調制，節省了硬件開支。
• 相位生成載波技術（Phase Generated Carrier，PGC）屬于有源零差解調，在Mach-Zehnder光纖干涉傳感系統中應用，完成了對光纖水聽器的相位信息解調。PGC算法的基本原理是混頻處理測量信號和調制波信號，然后依次經過低通濾波器，三角函數數學計算，通過帶通濾波或高通濾波最后得到被測相位。該算法復雜度較小，便于硬件電路化。但該方法工作的動態范圍受制于載波調制信號。由于該方法實現簡單，實時性強，穩定性好等特點，相位生成載波算法在光纖相位傳感器中得到廣泛應用。

背景噪聲和信號偏振衰落也是制約信號解調精度的重要方面。

• 如若背景噪聲足夠強，那么有用信號將淹沒在其中。因而提出有效的抑止或消除的噪聲的方法也是信號解調的重要前提。減噪方法很多，可采用聲音隔離、恒溫控制等設備以減少環境影響，或采用增加硬件來減弱特定傳感結構的固有噪聲；軟件方面能夠采用有數據平滑、數字濾波、時頻變換等措施。

一個關鍵問題：

• 由于保偏光纖和保偏器件過于昂貴，傳感光纖通常選擇價格低廉的單模光纖。單模光纖的雙折射效應使輸出干涉條紋可見度隨機衰減，可能引起信號解調失真或者根本無法探測到信號１％。一般有兩種方法來減弱偏振衰落：
• 第一種是利用偏振控制器實時調節，使兩相干光偏振態盡可能一致，但控制算法通常十分復雜，況且長距離傳輸中的環境因素誘發的雙折射愈加復雜，由此限制了該方法的可靠性和實時性；
• 還有一種是利用Faraday旋轉鏡來雙折射補償，不僅結構復雜，增加了硬件開支，而且不能絕對消除信號衰落，又可能導致干涉對比度下降進而對信號探測造成不良影響。
• 綜上，選擇合適的信號濾波算法和偏振處理方法是課題解決的關鍵問題。

1.3?研究目的和主要內容

通過對光纖傳感干涉儀的結構分析及其去噪、解調算法的研宄，實現了光纖系統對振動信號的精確解調。

緒論：簡要介紹了光纖傳感技術和解調技術的基本思路及應用，總結了光纖傳感干涉儀的結構種類和應用現狀，介紹了光纖傳感技術和相位解調技術的發展情況。

干涉型光纖傳感結構的選擇：首先，對千涉型光纖傳感結構的光波干涉原理進行理論分析和實驗對比，提出了對馬赫增德爾干涉儀的結構改進。而后詳細介紹了采用該干涉結構的基本思路。

Mach-Zehnder光纖傳感系統特性研究：本章對分布式光纖傳感器噪聲特性和光路穩定性進行了分析研宄，對系統噪聲特性和偏振衰落進行了建模和仿真，仿真結果驗證了本文關于把偏振衰落當做噪聲處理的假設，有利于根據這一假設對系統噪聲和偏振衰落現象提出軟件處理方案。

光纖干涉儀相位解調技術研宄：本章分析研宄了分布式光纖傳感器的相位解調。分析了相位生成載波解調技術和３ｘ３耦合器解調方法的實現過程，通過實驗仿真對比了上述兩種解調方法每一種的優缺點。針對這兩種方法目前存在的缺陷，提出了基于橢圓擬合的３ｘ３耦合器解調算法，分析證明了該方法的實現途徑，針對偏振衰落對橢圓擬合結果進行了仿真，指出橢圓擬合的關鍵是如何準確獲取橢圓的外部輪廓。

光纖傳感干涉儀信號處理方法：本章深入分析了分布式光纖傳感系統的的噪聲處理和偏振衰落處理。通過對比小波分解重構方法和傳統形態學去噪方法，發現了上述方法在偏振衰落處理上的缺陷，提出了基于橢圓插值濾波的形態學偏振處理方法，提高了系統的測量穩定性與解調的精度。

系統信號處理方案設計：簡要介紹了系統實驗結構的搭建與采用的編程環境，通過對原始數據的數據采集、降噪處理、信號解調來進行實驗驗證，最后對振動實驗結果進行分析，證明了形態學濾波方法對提高解調精度的有效性。

總結與展望

二、干涉型光纖傳感結構的選擇

分布式光纖干涉儀是目前應用最廣泛的光纖傳感結構。

2.1 Michelson干涉型光纖傳感器

結構：

2.2?Sagnac干涉型光纖傳感器

?

2.3 Mach-Zehnder干涉型光纖傳感器（重點）

其核心是兩個稱合器。

僅僅一個Mach-Zehnder干涉結構是不能利用相關運算來求取兩路信號時間差值的，所以也就無法實現振動信號的定位。但是通過構建雙Mach-Zehnder能夠彌補這一缺陷：

雙Mach-Zehnder干涉結構在遠距離測量時，靈敏度高，光纖信號衰減較少。

三、Mach-Zehnder光纖傳感系統特性研究

3.1 系統噪聲特性分析

3.1.1 光源噪聲的分析及抑制

1、光源的選擇：

• 光源的噪聲在很大程度上影響了光纖干涉傳感器的性能。光源的噪聲主要是光源相位噪聲。在對于光程差較大光源線寬很大的千涉型結構中，干涉測量系統是通過將傳輸光相位轉化為光強信號的變化，進而來解調的。因為光源的相位噪聲嚴重限制了能夠探測到的最小信號相位。故此光源一般要求線寬越窄越好，頻率越單一越好。因此光源線寬是選擇激光器的重要參考因素。

2、光源線寬的選擇：

3、激光器的選擇：

• 使用相干特性較好的激光器能夠很好的減弱光源相位噪聲。需要重點考慮激光器線寬、頻率穩定性和設計成本等方面。本論文中所采用的光源是萬碩公司生產的型號為ＷＳ－ＬＴ３０００－Ｉ直調光發射機，這是一種的超窄線寬DFB激光器，中心波長為1550nm，傳輸距離為40ｋｍ，它的線寬小于10ｋＨｚ，大大降低了光源相位噪聲對系統分辨率的影響。它的工作電流為40ｍＡ，激光器內部集成了制冷控制電路，能夠降低器件發熱對光源的影響。

3.1.2 電路噪聲分析及抑制

電路噪聲的來源：

• 由于干涉型光纖傳感器的一般采用光電探測器將光強信號轉換成電流信號，然后才能通過采樣得到原始數據，因此電路噪聲也是系統噪聲的重要來源。

光電探測器的噪聲能夠分為熱噪聲、散粒噪聲兩類：

熱噪聲
由于導體中載流子的無規則熱運動導致了電流偏離平均值變化，進而導致電阻上的電壓的變化，最終形成熱噪聲。任何電阻性元件中都存在一定程度的熱噪聲，由于它含有各種頻率成分，因此也可視為白噪聲。由于該系統中使用的光源ＷＳ－ＬＴ３０００－Ｉ直接調諧光發射器集成了激光器內部的冷卻控制電路。工作電流為４０ｍＡ，能夠降低器件發熱對光源的影響。

電路降噪
降低電路系統的噪聲的手段主要有選用品質優良的電學器件、優化ＰＣＢ電路板的線路布置等

散粒噪聲
散粒噪聲也常見于電子和光電器件。二極管、晶體管和電子管中的電流能夠看做是其中載流子的電流脈沖的疊加。散粒噪聲產生的原因在于載流子隨性地相互獨立地通過勢壘。通常激光器和光電探測器的散粒噪聲都較小，并且功率譜密度與頻率沒有數學關系，所以都能夠認為是白噪聲。
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兩類噪聲服從高斯分布：

• 本文系統使用雙Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉結構。在沒有施加外界擾動的情況下，得到的原始信號的信息特征如下圖３－１到圖３－３所示，從圖中能夠看出，噪聲數據的概率密度分布近似于高斯分布，其相關性非常微弱，對噪聲做ＦＦＴ變化后能夠看到其頻譜非常平坦。所以熱噪聲和散粒噪聲都能夠被視為是一種高斯白噪聲。后續本文提出形態學濾波的方法去除白噪聲對信號解調的影響。

3.2 系統光路穩定性研究

單模光纖維持偏振態存在問題：

• 由光波干涉原理可知，當兩束光頻率相同，相位差保持穩定，并且振動方向相同吋，才能發生干涉。對于單一光源的光纖干涉系統，只有在兩路干涉光的偏振方向一致時，才能夠發生干涉現象。
• 目前常用的光纖信號解調算法基本都是假設兩路相干光為同向偏振光的前提下得出的。在分布式傳感系統中，通常傳感光纖長達數十千米。保偏光纖和其他保偏器件在一定程度上能夠減弱光纖的偏振變化，但由于硬件成本太高，不適合廣泛應用，因而大多數傳感系統一般采用普通單模光纖作為傳感光纖。
• 實際應用中，線偏振光在單模光纖中傳輸時，因為光纖彎折等隨機因素很容易引起光波偏振狀態的改變。光波的偏振退化將會使干涉條紋的可見度降低，探測到的光波信號的幅度會變小，如果兩束光的偏振態恰恰正交，那么干涉條紋消失不見，相位信息的解調也就無從談起。
• 因此，本文將重點分析單模光纖偏振特性對信號解調系統的影響

3.2.1?單模光纖的偏振特性

單模光纖的雙折射效應：

• 
  ?

?偏振光的不同狀態：

綜上闡述，雙折射特性導致激光偏振態改變，并且難以預測，因此有必要采用合適的方法分析單模光纖偏振對整個光纖傳感系統的影響。

3.2.2 系統光傳輸的簡化模型

? ? ? ? 本文采用瓊斯矩陣法來分析系統的偏振情況。出于模型簡化的需要，本文假設光纖為無雙折射的理想均勻光纖，從而將分布在光纖全長上的雙折射效應等效為雙折射元件Ｂ。由于馬赫增德爾２條干涉光纖長度相等，它們相當于雙折射元件B1和B2表示。那么該系統的偏振光路能夠表示成如圖3-6所示。

3.3.3?系統偏振衰落的分析和仿真

• 在單模光纖中傳輸較長距離后，由光源發出的線偏光及會退偏為橢圓偏振
• 光偏振態退化使得干涉輸出可見度和理想線偏光干涉輸出可見度的振幅不一致
• 馬赫增德爾干涉儀輸出的含噪聲干涉信號：
  
• 采樣頻率設置為２０ｋＨｚ，設置采樣點數為４００００：
• 偏振幅度衰落程度越深，交變信號幅值越小，再疊加相位噪聲電路噪聲的影響，得到上述信號波形。經過與實際采樣數據圖３－１２對比可知，偏振衰落對信號的影響符合本文把偏振衰落當做噪聲處理的假設。

四、光纖干涉儀相位解調技術研究

信號解調技術的必要性：干涉儀輸出的光強信號與外部振動信號引起的相位差是非線性的關系。所以不能夠直接由探測器的探測信號獲取振動信號的相位變化，而是需要采用信號解調技術還原出擾動信號的相位信息，從而獲取引起相位變化的振動信號。

幾種相位解調算法：

4.1 外差解調法

經典外差法：

合成外差法：

4.2 零差解調技術

分類：主動零差法和被動零差法。

主動零差法：通過使用相位調制器主動調節干涉儀臂長的方法叫做主動零差法，即改變參考光纖的長度以獲得信號相位差。常用的相位調制器是壓電陶瓷（ＰＺＴ），當載波信號施加在壓電陶瓷時，ＰＺＴ的電致伸縮效應將改變其上纏繞的光纖長度和光纖的折射率，最終，光波的相位差有規律地改變，從而實現相位調制的目的。常用方法有相位生成載波法（ＰＧＣ）。
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被動零差法：通過配置光路來達到改變耦合器偏置狀態的目的，兩路信號相位差動態變化引起干涉儀兩個信號光強的變化。由于千涉儀的工作點不受控制，系統靈敏度是被動的，不可調節。被動零差法也有很多應用，例如基于３Ｘ３耦合器的解調方法。

4.2.1?相位生成載波法

• 定義：相位生成載波法（ＰＧＣ）是引入載波頻率調制信號以將外界干擾的影響轉換為調制信號的影響。
• 經實驗發現環境噪聲一般是低頻噪聲，故相位生成載波解調算法在消除由環境噪聲導致的信號漂移方面效果顯著。
• 載波信號通常采用外部調制或光源內部調制來實現。由于系統中的光源頻率不可調，所以本文主要討論外調制方式的ＰＧＣ解調。
• 分類：相位生成載波法主要有微分交叉相乘（ＰＧＣ－ＤＣＭ）和反正切解調算法（ＰＧＣ－Ａｒｃｔａｎ）兩種實現方式。
• 缺陷：消除光強不穩定導致解調偏差和消除由調制深度變化導致的諧波失真是亟需解決的兩個關鍵問題。

4.2.1.1?微分交叉相乘算法
微分交叉相乘算法是最為廣泛使用的相位生成載波解調方法。其結構原理圖如圖４－１所示。首先干涉信號在傳感器一臂被加載載波進行調制后，其次分別和調制載波的基頻、二倍頻進行混頻，之后執行低通濾波、微分交叉相乘，然后積分、高通濾波，最終完成信號解調。

• ?理論公式推導：

• 使用ＰＧＣ－ＤＣＭ算法來解調干擾信號

解調參數設置：

解調過程波形變換：

算法存在的缺陷：一是測量精度受到光源頻率波動的影響，二是調制載波深度偏離理想值時極易導致諧波失真。

4.2.1.2?反正切解調算法

• 另一種PGC解調算法是反正切算法。解調結構如圖４－５所示，能夠看到ＰＧＣ－Ａｒｃｔａｎ的前部分處理與微分交叉相乘解調算法如出一轍。后半部分就是將微分交叉相乘計算替換為兩路信號相除再反正切運算，最后同樣通過高通濾波完成信號解調。相比于ＰＧＣ－ＤＣＭ算法，反正切法計算更為簡化，提高了干涉信號相位解調的速率。

• 雖然這種ＰＧＣ解調算法計算簡單，但是與ＰＧＣ微分交叉相乘方法一樣，其解調精度受到調制載波深度Ｃ的影響。

4.2.2?3ｘ3光纖耦合器解調

• 3ｘ3耦合器解調的特點：是一種無源零差解調方法，其通過光路配置改變耦合器輸出信號的偏置狀態。因為其靈敏度是固定不變的，不能調節的，所以它又是一種被動解調方法。由于不需要壓電陶瓷對參考臂信號進行調制，所以它比ＰＧＣ解調方法結構簡單。該方法不僅不需要調節光源頻率，還降低了光源頻率變化誘發的相位噪聲，故而光源的相千長度不必要求很長，從光源器件選型上考慮節省了系統的硬件開支。
• 光纖耦合器的工作特點：是實現光信號功率分配和組合的光器件，能夠將激光束分成多個光束并通過多個光纖來傳輸。還能夠把多個光束信號耦合在一起。為了使耦合器分光產生的干涉光干涉輸出效果最佳，所以兩個耦合器應具有相同的每個端口的輸出功率。
• ２ｘ２耦合器和３ｘ３耦合器：都能夠把光分束成順、逆時針方向相同的兩束。如果光纖某處有外界振動，那么兩個方向的傳輸光就會產生相位差，再次返回耦合器時，因為光程相等而產生干涉現象。２ｘ２耦合器使這兩束光波間產生１８０。相位差。３ｘ３耦合器使方向相反的這兩束光波間產生１２０°的相位差
• 對稱３ｘ３耦合器解調示意圖:

• 對稱３ｘ３耦合器解調的缺點：

從上述原理中能夠看到，３ｘ３耦合器解調要求外界振動信號達到干涉儀滿幅才可進行直流補償和數據歸一化處理。因此該方法對微弱信號不能精確解調，從而可能引發對擾動信息的誤判。此外，３ｘ３耦合器很難絕對對稱，也就是說首先就要準確地計算系統初始相位，增加了算法的復雜性。

• 模擬３ｘ３耦合器解調過程：

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4.3 基于橢圓擬合的３ｘ３耦合器解調

提出了基于橢圓擬合的３ｘ３耦合器解調算法，分析證明了該方法的實現途徑，相比于ＰＧＣ解調，不需要壓電陶瓷調制載波和濾波器，降低丫成本；克服了傳統３Ｘ３耦合器的解調方案中耦合器分光比不一致導致解調信號失真的缺點；針對偏振衰落對橢圓擬合結果進行了仿真，指出橢圓擬合的關鍵是如何準確獲取橢圓的外部輪廓。

五、光纖傳感干涉儀信號處理方法

5.1 小波去噪

略（老生常談）

5.2?形態學去噪

1、優點：

• 數學形態學在諸如抑制噪聲，形狀識別和邊緣檢測的圖像處理中效果顯著。因為數學形態學結構簡單、運算速度較快，在抑制噪聲和其它無關干擾更具有針對性，所以在信號實時處理方面相比其他去噪方法有一定優勢。因此，多年來，數學形態學也被廣泛應用于一維信號中的噪聲處理。

2、大致步驟：

• 慮到Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ圖像是二維圖像，故本節嘗試運州圖形處理屮的邊緣檢測算法先提取橢圓的外輪廓曲線，然后進行數值估計，再獲得較理想的橢圓系數，最后相位還原來減弱噪聲導致的信號解調失真。

5.2.1 形態學基本原理

1、定義：使用形態結構元素處理圖像的數學工具被稱為數學形態學，即為了達到圖像分析和圖像識別的目的，采用具有特定形狀和尺寸的結構元素去比較測量和提取圖像中的對應形狀。

2、兩種基本運算：它通常有膨脹、腐蝕兩個基本運算組成，根據它們的運用順序不同又組成了開啟和閉合兩個不同運算。開運算為先腐蝕，后膨脹。閉運算為先膨脹，后腐蝕。開啟和閉合通常使用同一個結構元素，這兩者在二值圖像處理中擁有不同的優勢。選擇正確的運算和結構元素對于特定的圖像處理目的至關重要。

3、基本概念：

結構元素：在形態運算中，能夠用數字信號處理中的濾波窗函數通俗地類比結構元素。形態學濾波時，先由結構元素對原始信號進行比對，待處理信號中與選擇的結構元素的形狀、尺－十和匹配的成分將會保留，否則將會被濾波。

膨脹：令結構元素集合為Ｂ，假設被研宄的對象集合Ｘ，膨脹結果為Ｓ那么膨脹的數學表達式如下：；映射到Ｘ集合的范圍內的Ｂ集合中的某一個點將被設置成黑色區域的一部分。對于集合Ｘ來說，膨脹運算是對它的集合的外邊界的按照集合Ｂ的形狀和尺寸進行形態拓展。

腐蝕：令結構元素集合為Ｂ，用集合Ｘ表示被分析和處理的對象，用Ｓ來表示腐蝕處理得到的結果，所以膨脹運算的數學表達式能夠表示為如下：；映射到Ｘ集合的范圍內的Ｂ集合中的所有的點將被保留，不在Ｘ集合的范圍內的將被除去。如果要消除對象的邊界點，則需要使用腐蝕操作。

5.2.2 傳統數學形態學的偏振處理

5.2.3 基于形態學濾波的偏振信號處理

5.3?基于形態學濾波的偏振信號處理

• 直方圖去噪的優點和大致工作過程：

5.3.1 直方圖去噪?

• 降采樣：為了實現系統定位，在采集數據時通常采樣頻率達到幾ＭＨｚ，采樣點數為幾百ｋ個數據點，由于數據量過大，運算速度慢，數據運算實時性差，所以在處理數據前首先要進行降采樣。又因為我們直方圖去噪的目的在于利用少量的采樣數據，制作形態學濾波的模板，所以降采樣也有利于提高運行效率。該系統通常將采樣頻率設置為４ＭＨｚ，采樣點數為4000000，因此我們將降采樣設置為100倍。

降采樣后的數據處理：由于Lissajous圖形是二維圖形，而對準確解調有效的數據主要分布在橢圓外部輪廓上。通過將降采樣多次設置為１００倍，即采樣點數為４０００，得到如圖５－１０所示的Lissajous圖形，能夠看到橢圓內部的點出現頻率較低，呈現不連續分布，又因為Lissajous圖像是二維圖像，所以我們能夠把二維圖像進行二維柵格化，然后設置統計直方圖中像素點的出現頻次的閾值，去除數據中出現頻次低的像素點，當某像素點出現頻次大于３次時，我們認為該像素點為橢圓邊緣上的點，得到新的x1、y1，否則，我們認為該像素點為噪聲點，并進行去除，從而完成對信號進行初步去噪。

5.3.2?鄰域閾值法去噪

?5.3.3 構建橢圓濾波模板

5.3.4 模板濾波

1、原始數據的選取

2、上、下包絡線的求取

3、利用模板濾波

4、反解橢圓系數

5.4 本章小結

本章對文中采用的分布式光纖傳感系統的的噪聲處理和偏振衰落處理進行了深入的分析，通過對比小波分解重構方法和傳統形態學去噪方法，發現了上述方法在偏振衰落處理上的缺陷，提出了基于橢圓插值濾波的形態學偏振處理方法，對這一方法進行了詳盡描述，并結合實驗數據和圖像證明了該方法的有效性。

六、系統信號處理方案設計

6.1 系統結構搭建

6.2?實驗設計和分析

因為ＬａｂＶＩＥＷ能強大，編程簡單，所以本文使用該軟件作為上位機。但ＬａｂＶＩＥＷ不適合實現大量的數據計算。又因為ＭＡＴＬＡＢ軟件工具箱函數眾多、算法庫可靠，所以對于數據處理工作由ＭＡＴＬＡＢ完成。

6.2.1 系統程序總體設計

6.2.2?數據采集

6.2.3?降噪和偏振處理

6.2.4?信號解調

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7.2 不足

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【学习笔记】《光纤传感器振动系统信号解调技术研究--华北电力--控制工程--张**》重点笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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