用于增强光纤传感器测量精准度的峰值波长跟踪方法

本技术涉及光纤传感器，具体涉及一种用于增强光纤传感器测量精准度的峰值波长跟踪方法。

背景技术：

1、目前，光纤法布里-珀罗干涉(fpi)已成为高灵敏度传感的最佳选择，这主要是由于光纤法布里-珀罗干涉(fpi)在测量精准度、分辨率和稳定性方面具有优异的性能。由于光纤法布里-珀罗干涉(fpi)可以设置开放的检测腔，因此，光纤法布里-珀罗干涉(fpi)技术可用于测量海水的折射率、密度、温度和浓度等参数。目前，现有技术中有通过计算光谱中两个相邻峰值波长之间的光程差（opd），然后通过使用跟踪相邻峰值的波长来找到固定阶数的波长进行跟踪。不过，此类通过解调方法很难精准跟踪峰值波长。为此，本技术提供了一种用于增强光纤传感器测量精准度的峰值波长跟踪方法。

技术实现思路

1、本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种用于增强光纤传感器测量精准度的峰值波长跟踪方法。

2、本技术是通过如下技术方案实现的：

3、一种用于增强光纤传感器测量精准度的峰值波长跟踪方法，包括以下步骤：从反射光谱中获取所有初始峰值波长，在设定误差ε的约束下对初始峰值波长进行校正，直至所有的初始峰值波长和与所有校正后的峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的平均误差值的绝对值小于等于设定误差ε，停止校正过程，并认定最后一次校正过程得到的计算峰值波长均为精准峰值波长，所有精准峰值波长分别相对应的峰值阶数mcalculated均为精准峰值阶数；而后，基于得到的精准峰值波长和精准峰值阶数跟踪相应的峰值波长。

4、优选地，在设定误差ε的约束下对初始峰值波长进行校正前，计算所有初始峰值波长和与所有初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的平均误差值的绝对值；而计算所有初始峰值波长和与所有初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的平均误差值的绝对值，包括以下步骤：

5、1）、利用获取的反射光谱的所有峰值中第一个峰值相对应的峰值波长以及最后一个峰值相对应的峰值波长计算有效腔长值 nl；

6、2）、利用步骤1）得到的有效腔长值 nl以及所有的初始峰值波长，计算得到所有初始峰值波长分别相对应的峰值阶数 m calculated；

7、3）、利用步骤1）得到的有效腔长值 nl和所有的初始峰值波长分别相对应的峰值阶数mcalculated的相应整数m，计算得到所有初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长；

8、4）、计算所有初始峰值波长以及步骤3）得到的与所有初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的平均误差值的绝对值。

9、优选地，当所有初始峰值波长以及与所有峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的平均误差值的绝对值大于设定误差ε时，在设定误差ε的约束下对初始峰值波长进行校正，具体包括以下步骤：

10、s1、对初始峰值波长进行校正，得到校正后的峰值波长；其中，当对所有的初始峰值波长分别进行第1次校正时，利用第1次校正峰值波长替换初始峰值波长后，会得到第1次校正后的峰值波长；当对所有的初始峰值波长分别进行第n+1次校正时，n为大于等于1的整数，利用第n+1次校正峰值波长替换第n次校正峰值波长后，会得到第n+1次校正后的峰值波长；

11、s2、利用步骤s1中得到的所有峰值波长中第一个峰值相对应的峰值波长以及最后一个峰值相对应的峰值波长计算有效腔长值 nl；

12、s3、利用步骤s2得到的有效腔长值 nl以及步骤s1得到的校正后的峰值波长，计算得到与校正后的峰值波长分别相对应的峰值阶数 m calculated；

13、s4、利用步骤s2得到的有效腔长值 nl和与校正后的峰值波长分别相对应的峰值阶数mcalculated的相应整数m，计算得到与校正后的峰值波长分别相对应的计算峰值波长；

14、s5、计算所有初始峰值波长和与相应的步骤s4得到的计算峰值波长之间的平均误差值的绝对值，并判断该上述平均误差值的绝对值是否大于设定误差ε；

15、s6、当步骤s5计算得到的平均误差值的绝对值小于等于设定误差ε时，则停止校正过程；否则，重复步骤s1至s5进行继续校正，直至s5计算得到的平均误差值的绝对值小于等于设定误差ε，停止校正过程，并认定最后一次校正过程中步骤s4得到的所有计算峰值波长均为精准峰值波长，所有精准峰值波长对应的峰值阶数mcalculated即为精准峰值阶数。

16、优选地，从反射光谱中获取所有初始峰值波长的方式为：使用光谱检测设备以等波长间隔采样的方式获取光纤传感器的反射光谱信号，得到fpi光谱图，并从fpi光谱图中读取的反射光谱的所有初始峰值波长。

17、优选地，步骤1）中，当波长范围内存在2个峰值时，利用这两个峰值相对应的峰值波长计算有效腔长值；当波长范围内存在3个及以上的峰值时，利用第一个峰值相对应的峰值波长以及最后一个峰值相对应的峰值波长计算有效腔长值，该设置可以更为准确地得到有效腔长值。

18、优选地，步骤s2中，当波长范围内存在2个峰值时，利用这两个峰值相对应的峰值波长计算有效腔长值；当波长范围内存在3个及以上的峰值时，利用第一个峰值相对应的峰值波长以及最后一个峰值相对应的峰值波长计算有效腔长值，该设置可以更为准确地得到有效腔长值。

19、优选地，步骤3）中，峰值阶数mcalculated的相应整数m为峰值阶数mcalculated四舍五入后得到的相应整数m。

20、优选地，步骤s4中，峰值阶数mcalculated的相应整数m为峰值阶数mcalculated四舍五入后得到的相应整数m。

21、优选地，步骤4）中，所有的初始峰值波长以及与所有的初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的平均误差值是指所有的初始峰值波长以及与所有的初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长之间的误差值的平均值。

22、优选地，步骤s1中，第1次校正波长的获取方式：将与所有的初始峰值波长分别相对应的计算峰值波长加上校正因子，该校正因子为平均误差值/2，该平均误差值为所有的初始峰值波长与相对应的计算峰值波长之间的误差值的平均值；第n+1次校正波长的获取方式为：将第n次校正波长相对应的计算峰值波长加上校正因子，该校正因子为平均误差值/2，该平均误差值为所有的初始峰值波长和与所有第n次校正波长分别相对应的计算峰值波长之间的误差值的平均值。

23、相对于现有技术，本技术的有益效果为：

24、本技术所述方法在对折射率为1.356048至1.397432的待测溶液进行检测时，得到的所有的精准峰值波长的精准度都较高，而精准峰值波长和精准峰值阶数又可有效提高跟踪相应的峰值波长的效果。