基于小波去噪的光纤光栅传感系统的设计与FPGA实现

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zmm520111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光纤布拉格光栅的制作技术不断成熟且应用研究日趋深入,成为了近年来传感领域应用中的研究热点。光纤光栅传感系统能否广泛应用于工程实践中,依赖于它的信号检测与处理技术的研究,因此研究高精度的光纤光栅传感系统很有必要。  在光纤光栅信号处理中,由于有限脉冲响应(Finite impulse response,FIR)滤波是基于频域的处理方法,它需要信号频谱和噪声频谱没有重叠,但实际中噪声的频谱几乎分布在整个频域内,因此去噪效果较差。小波变换是一种非线性滤波方法,可以通过对小波系数进行切削、缩小幅度等非线性处理,达到滤除噪声的目的。  首先,深入研究了小波变换的相关理论,通过对多分辨率分析以及Mallat算法理论进行原理探究,为后续的小波去噪在FPGA平台上的实现提供理论基础;对经典的小波去噪方法进行分析,选择了适用于本文信号特点的小波阈值去噪方法,并对小波阈值和FIR的去噪效果进行了仿真与比较。第二,对小波阈值去噪算法进行了研究。通过仿真确定了小波基与分解层数;针对传统的阈值去噪算法的不足提出了改进的阈值函数,并将改进阈值去噪函数与平移不变小波变换进行结合,进一步提高信号的处理效果;通过MATLAB对光纤光栅仿真信号与实际含噪信号进行去噪,并对去噪效果进行了评价。第三,在FPGA平台上实现了小波阈值去噪模块与一般多项寻峰模块的设计,并在Modelsim上进行了波形仿真。最后,利用光电检测电路、采集电路、FPGA实现的硬件电路以及传感系统光路部分搭建光纤光栅传感系统。  用搭建好的光纤光栅传感系统进行去噪寻峰后与光可调谐滤波器显示的峰值结果接近,证明本系统设计的正确性。通过本系统进行温度传感实验,并对实验数据进行拟合,发现当温度每变化1℃时,中心波长改变10.1pm,与厂家提供的温度灵敏度进行对比,结果表明该系统的实验性能良好,具有可行性。
其他文献
受社会经济飞速发展的影响,我国矿产资源的需求量不断提升.为更好地满足日益增加的矿产资源需求量,有效利用地质找矿技术来勘查更多的矿产资源变得尤为重要.本文主要介绍了当
随着我国城市规模的不断扩张,交通路网的日益复杂,不断加重的交通拥挤问题对如何有效地最大限度地利用现有交通基础设施提出了很大的挑战。历史经验表明,交通信息的提供能够有助
目的 探讨二维应变超声心动图预测老年肺癌患者术后心功能的价值.方法 选取2016年1月至2019年1月在中国人民武装警察部队四川省总队医院治疗的肺癌术后患者48例为观察组,另选
作为集多种交互信息功能于一体的智能平台———iPad,备受青少年的追捧。毋庸置疑,iPad具有以往教学手段无法比拟的诸多优势,尤其是在英语教学中。英语教学就是使学生掌握一定的
沉积学是研究沉积物的学科,是在沉积岩石学基础上发展起来的一个新的完整的独立的地质学科.本文总结了沉积学在不同时期的发展变化,分析了当前沉积学的主要研究方向与发展趋
党的十八大以来,我们党关于生态文明建设的思想不断丰富和完善,“草木植成,国之富也”,习近平在十九大报告中指出,坚持人与自然和谐共生,必须树立和践行绿水青山就是金山银山
随着地铁线网规模的逐渐扩大,地铁系统的客流量持续增加,诸多地铁车站在工作日早晚高峰期间面临巨大的客流集散压力。地铁站台是乘客排队候车的重要场所,在高峰期,站台部分候
本论文对两种不同的硫化物:Cu2S和CuInS2,分别进行了详细的介绍。Cu2S是常见间接带隙的p型半导体中的一种,块材的带隙接近为1.2eV。因此在光电方面具有潜在的应用价值,而且Cu2S在
大气激光雷达是一种主动遥感探测技术,其高时空分辨率、高探测灵敏度及抗干扰能力强的优点,使其在提高自然灾害预警预报能力、提高天气预报精度及天气变化过程等领域中的应用,已
自21世纪以来,中国的发展进入新时代,独立学院顺应了我国高等教育大众化发展的需求,但是随着国家对独立学院教育政策出台的不断更新,独立学院治理结构的进一步调整,也需要研