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光纤光栅光谱异常模式判别和自适应分段拟合在温度标定中的应用

2021-09-08薛雅心

航天器环境工程 2021年4期

田 园,薛雅心

(中国空间技术研究院,北京 100094)

0 引言

航天器在轨运行所处的环境十分复杂,为了保证航天器能在高真空和温度交变(-150~150 ℃)环境下正常运行,需要在研制阶段进行热试验,以验证航天器的热性能[1]。在真空热试验过程中,航天器上相关部位温度的精确监测至关重要。为了满足真空热环境下的温度监测需求,经常采用FBG 传感器,该传感器相比于传统的光纤传感器具有柔韧性好、精度高、抗干扰能力强、耐腐蚀等众多优势。

FBG 主要是通过观测反射光谱波峰漂移来判断待测物理量(温度或应变等)的变化,然而在实际应用中,由于空间极端环境的影响,FBG 光谱容易受到干扰,产生多种异常模式,令传统的基于FBG传感器工作在大气常温(-40~50 ℃)环境下的反射光谱工作模式识别算法不再适用。为此,国内外针对FBG 光谱异常模式诊断已开展了相应研究[2-3]。胡正文等[4]采用Levenberg-Marquardt(LM)算法以及Gaussian-LM 算法对FBG 反射光谱进行寻峰,解决了FBG 反射光谱中含有噪声的问题。李志斌等[5]提出了基于连续小波变换的脊线寻峰算法,提高了信号的峰值定位精度。陈勇等[6-8]通过三点寻峰算法、五点滑动均值滤波法、希尔伯特变换以及非对称广义高斯模型来提高寻峰的稳定性和精度。Ding 等[9]提出了一种基于连续小波变换的多峰值光纤光栅反射谱分割方法,与传统方法相比,连续小波变换分割原始信号在调整合适的分割长度和获得更精确的中心波长方面具有优势。Theodosiou等[10]采用互相关算法和希尔伯特变换对多峰的反射光谱中心波长变换进行追踪并寻找波峰,该算法相较质心检测算法精度高、响应快,且多模光纤反射光谱中出现的多峰对算法影响较小。……

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