摘 要： 信号处理是光纤光栅传感中的关键技术之一，噪声对光纤光栅传感测量精度产生干扰，影响光纤光栅传感的实际应用效果，为了解决当前光纤光栅传感信号的噪声问题，设计了基于轮廓波变换的光纤光栅传感信号去噪方法。首先采集光纤光栅传感信号，并去除其中的无用信号，选择有用信号段，然后采用轮廓波进行变换处理，通过滤波器过滤其中的噪声，最后通过具体实验对去噪效果进行测试。
　　关键词： 噪声干扰； 轮廓波变换； 滤波器
　　【中图分类号】 TP391.41 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）12-0158-02
　　1 引言
　　光纤光栅传感具有抗电磁干扰能力强，耐腐蚀，灵敏度高，体较小、成本低等优点，具有传统传感器无可比拟的优点，在国防军事、航天航空等领域得到广泛的应用。在光纤光栅传感的实际应用中，传感信号容易受到噪声的干扰，对光纤光栅传感的测量精度产生影响，因此对光纤光栅传感的噪声进行去除研究具有重要的意义。
　　近些年，国内外一些研究机构对光纤光栅传感信号去噪进行了研究。最早采用傅里叶变换对光纤光栅传感信号进行去噪处理，以提高光纤光栅传感信号的质量，但由于傅里叶变换对信号分解尺度比较粗糙，无法完全有效消除光纤光栅传感信号的噪声。为了解决傅里叶变换的局限性，有学者采用小波变换去噪法实现光纤光栅传感信号质量的提升，分解尺度更加细致，去除噪声更彻底，但在小波阈值算法的去噪过程中，阈值选择十分关键，到底是采用硬阈值或者是软阈值实现没有统一标准，而且实现过程十分复杂，不便于操作。
　　轮廓波变换是一种多尺度分解方法，可以有效去噪信号中的噪声，为了解决当前光纤光栅传感信号的噪声问题，设计了基于轮廓波变换的光纤光栅传感信号去噪方法，实验結果明，改进轮廓波变换可以消除光纤光栅传感信号中的噪声，获得了高质量的光栅传感信号。
　　2 光纤光栅传感器的工作原理
　　光纤光栅传感器是一种波长调制型的传感器，由于波长是一个常数，不受到光强、光纤损耗以及光源能量的影响，因此其性能要优于其它类型的光纤传感器，其工作原理如图 1 所示。
　　光纤光栅纤芯的折射率具有周期性变化特点，经常被用作探头对温度、压力等进行测量，光栅栅距会发生一定变化时，反射波长会发生相应变化，这样可以根据检测波长漂移得到温度、压力等的测量值。
　　在光纤光栅传感工作过程中，折射率与许多因素有关系，尤其噪声的干扰影响最大，给温度、压力等测量结果带来不利影响，为此本文引入轮廓变换对光纤光栅传感信号进行去噪处理，以提高温度、压力等测量精度。
　　3 轮廓波变换的光栅传感信号去噪方法
　　3. 1 轮廓波变换。
　　针对小波变换的局限性，有学者提出了轮廓波变换，该方法可以从尺度、频率两个方面对信号进行处理，具有一定的方向性，使有效信号更加集中。对于一个含有噪声的信号，轮廓波变换采用基结构对原始信号进行逼近，同时轮廓波变换还具有一定的各向异性特点。
　　通过拉普拉斯金字塔对含噪信号进行多尺度分解，找到其中一些特异信号，即噪声，通过方向滤波器对噪声进行过滤操作，得到去噪后的信号。首先对光纤光栅传感信号进行下采样，得到光纤光栅传感信号的低频信息； 然后对光纤光栅传感信号进行上采样，得到光纤光栅传感信号的高频信息，图 2 中 X 表示光纤光栅传感信号，H、G 为低通滤波器。
　　方向滤波器的三级方向子带划分过程具体如图 3所示，通过重采样算子对上一级各子带进行采样，并输出采样结果。
　　3. 2 轮廓波变换的光纤光栅传感信号去噪原理。
　　由于有用的光纤光栅传感信号和噪声在轮廓波变换会表现出不同变化特性，对光纤光栅传感信号进行不同层次变换，然后根据适当阈值去掉光纤光栅传感信号中的噪声。
　　3. 3 光纤光栅传感信号去噪的阈值选择。
　　轮廓波变换的阈值选择方法很多，由于 Universe阈值法的通用性好，而且易实现，为此本文选择Universe阈值法确定光纤光栅传感信号去噪的阈值。
　　参考文献
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