基于平均滤波算法的光纤气体传感系统研究-激光与红外.PDFVIP

第４２卷　 第５期 　　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．５ 　 ２０１２年５月　　 　 　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｍａｙ， ２０１２ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１２）０５０５５６０５ ·光纤及光通讯技术 · 基于平均滤波算法的光纤气体传感系统研究 １，２ ２ ２ ２ 齐　洁 ，董小鹏 ，郑俊达 ，林淦斌 （１．南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室，江苏 南京２１００１６； ２．厦门大学信息科学与技术学院光波技术研究所，福建 厦门３６１００５） 摘　要：数字平均滤波是信号处理中一种常用的方法。在小信号检测中，使用数字平均滤波可 以获得较高的信噪比，提高检测的灵敏度。本文提出了一种利用光学器件来实现数字平均滤 波的新方法，应用于基于差分吸收检测原理的窄带扫描光源光纤气体传感系统。系统的输出 是一段连续的光谱，包含有被测乙炔气体的多个特征吸收峰。系统使用法珀标准具ＥＴＡＬＯＮ 和参考光栅提供波长参考，完成对输出信号的光谱重建。对相同波长范围的信号进行平均滤 波，使气体的相同特征吸收峰重合，提高检测的灵敏度。利用光谱重建，克服了可调谐Ｆａｂｒｙ Ｐｅｒｏｔ滤波器驱动电压和透射波长不稳定因素的影响。实验结果表明，本系统可以方便有效地实 现光谱意义上的数字平均滤波，检测到较低浓度的乙炔气体，比较适用于工业化气体检测系统。 关键词：光纤光学；气体检测；光谱重建；平均滤波算法；乙炔气体 中图分类号：Ｏ４３３　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１２．０５．０１ ８ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｉｂｅｒｇａｓｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄ ｏｎａｖｅｒａｇｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ １，２ ２ ２ ２ ＱＩＪｉｅ ，ＤＯＮＧＸｉａｏｐｅｎｇ，ＺＨＥＮＧＪｕｎｄａ，ＬＩＮＧａｎｂｉｎ （１．ＴｈｅＡｅｒｏｎａｕｔｉｃＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ， Ｎａｎｊｉｎ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬｉｇｈｔＷａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｇｉｔａｌａｖｅｒａｇｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｉｓａｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｄｉｇｉｔａｌａｖｅｒａｇｅ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇｃａｎｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｅｒｓｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏａｎｄｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｉｇｉｔａｌａｖｅｒａｇｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｂａｓｉｎｇｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｂｓｏｒｐ