一种应用于可调谐滤波器光性能检测装置的光谱寻峰方法与流程

本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其涉及一种应用于可调谐滤波器光性能检测装置的光谱寻峰方法。

背景技术：

采用可调谐滤波器的光性能检测装置在对可调谐滤波器进行加热或降温的过程中其透过峰位置会发生移动，采用pd记录t0到tn时刻的光功率值就可以得到时间-光功率曲线。为了得到波长-光功率曲线，需要得到时间-波长曲线，即对波长进行定标。

在采用sled光源+wdm+标准具的波长定标装置中，sled光源经可调谐滤波器透过峰作用于wdm与标准具上，当可调谐滤波器透过峰位置发生移动时，光谱被标准具调制成具有波峰形态的曲线，当可调谐滤波器透过峰位置从wdm的通带移到阻带的过程中，光功率曲线出现弱光区域。通过出现的弱光区域位置和波峰位置与wdm通带特性和标准具周期特性即可以对波长进行定标，通过拟合或插值得到时间-波长曲线，进而得到波长-光功率曲线。可见精确的寻峰是保证高精度波长定标的关键。

在实际应用中，由于可调谐滤波器的插损会随着温度改变，在加热或降温的过程中很难保证可调谐滤波器插损不变或匀速改变，同时由于控温过程中很难保证可调谐滤波器温度匀速变化，导致光功率曲线波峰峰值不固定、波峰周期不固定，这给精确寻峰带来了困难。同时由于wdm的存在，在可调谐滤波器透过峰位置从wdm通带到阻带的过程中，波峰峰值会被抑制，这给寻峰增加了困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种应用于可调谐滤波器光性能检测装置的光谱寻峰方法，能够从光谱波峰峰值不固定、波峰周期不固定、弱光区域波峰峰值被抑制的曲线中进行精确寻峰的方法，从而得到波长-光功率曲线。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为一种应用于可调谐滤波器光性能检测装置的光谱寻峰方法，其特征在于该方法的实现步骤如下：

步骤1：对数据进行分组，根据标准器的周期特性和可调谐滤波器透过峰移动速度以及pd采样周期确定等分间隔i0，i0小于最小波峰间距的一半，根据这个等分间隔i0将数据分成n份，若数据长度不能被i0等分，则余数成为一份；

步骤2：在步骤1中生成的每份数据中查找其最大值位置l1，l2，…,ln；

步骤3：用步骤1确定的间隔i0对步骤2的l1，l2，…,ln进行初始过滤，过滤规则为：每个最大值位置l´在其左右i0范围内应为最大值，如果不是则剔除，通过步骤3得到最大值位置l1，l2，…,lm；

步骤4：用步骤3得到最大值位置的l2-l1得到d1，l3-l2得到d2，依次类推得到相邻间最大值位置差序列d1，d2，…，dm-1；用l1，l2，…,lm-1与d1，d2，…，dm-1进行线性拟合得到函数d=f(l);

步骤5：将l1代入步骤4得到的函数并除以一个系数n，得到f(l1)/n，取整记为i1，系数n决定了最大值位置的过滤范围，同理，对最大值位置l2，…，lm以相同方法处理得到参数i2，…，im；

步骤6：根据步骤5得到的参数i1，对l1进行过滤，过滤规则为：l1在其左右i1范围内应为最大值，如果不是则剔除；同理，根据参数i2，…，im对最大值位置l2，…，lm进行过滤；通过步骤6得到新的最大值序列l1，l2，…,lp；

步骤7：判断最大值位置序列是否稳定收敛，判定规则为将最大值位置序列l1，l2，…,lp´记为l1，l2，…,lm，代入步骤4，5，6得到新的最大值序列，若新的最大值序列与代入步骤4，5，6的序列一致则认为最大值序列稳定收敛，进入步骤8，若不一致，则认为最大值序列未稳定收敛，将得到的新的最大值序列再次代入步骤4，5，6进行计算，直到最大值位置序列稳定收敛，进入步骤8；

步骤8：根据步骤7得到的稳定收敛最大值序列即为光谱峰值位置，记为p1,p2，…,pq。

进一步的，所述步骤1中的所述间隔i0在系统设计时就已固定。

进一步的，所述步骤5中的所述系数n在系统设计时就已固定。

本发明的有益效果为：

1）本发明解决了现有固定波峰阈值、固定波峰间距寻峰方法无法准确对波峰峰值不固定、波峰周期不固定、弱光区域波峰峰值被抑制的光谱进行寻峰的问题；

2）本发明的寻峰方法简化了计算过程，采用简单的数值比较、线性拟合即可完成寻峰过程，具有寻峰准确、抗噪声能力强、速度快、适应强的优点，便于电路的实现。

附图说明

图1是本发明的算法流程图；

图2是本发明实例的光谱图；

图3是本发明实例光谱数组等分后最大值位置示意图；

图4是本发明实例光谱最大值位置初始过滤后的示意图；

图5是本发明实例光谱峰值位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1所示本发明的流程图，101是数据分组模块，102是数据最大值查找模块，103是最大值位置初始过滤模块，104是构建位置差序列进行线性拟合模块，105是过滤参数数组计算模块，106是最大值位置过滤模块，107是最大值位置稳定收敛判断模块，108是峰值赋值模块。

如图2所示具有7500点数据的光谱图，从图中可以看出，光谱具有波峰峰值不固定、波峰周期不固定、弱光区域波峰峰值被抑制的特性，传统的以固定波峰阈值、固定波峰间距的寻峰方式不适用本实施例。本发明对实施例的处理步骤如下。

步骤1：对数据进行分组，根据标准器的周期特性和可调谐滤波器透过峰移动速度以及pd采样周期确定等分间隔i0=25，7500点光谱数据等分成n=300份；

步骤2：在步骤1中生成的每份数据中查找其最大值位置l1=11，l2=50，…,l300=7477；如图3所示，查找到的最大值位置处以“*”标注；

步骤3：用步骤1确定的i0=25对步骤2的l1，l2，…,l300进行初始过滤，过滤规则为：每个最大值位置l´在其左右i0=25范围内应为最大值，如果不是则剔除。通过步骤3将步骤2得到的300个最大值位置过滤为37个，记为l1=55，l2=127，…,l37=7181，在图4中以“*”标注；

步骤4：用得到最大值位置的l2-l1得到d1=72，l3-l2得到d2=89，依次类推得到相邻间最大值位置差序列d1=72，d2=89，…，d36=373；用l1，l2，…,l36与d1，d2，…，d36进行线性拟合得到函数d=0.03699×l+95.6852;

步骤5：将l1代入步骤4得到的函数并除以一个系数n，这里根据光路系统的特征取n=2.5，得到f(l1)/2.5，取整记为i1=39；同理，对最大值位置l2，…，l37以相同方法处理得到参数i2=40，…，i37=145；

步骤6：根据步骤5得到的参数i1，对l1进行过滤，过滤规则为：l1在其左右i1范围内应为最大值，如果不是则剔除；同理，根据参数i2，…，i37对最大值位置l2，…，l37进行过滤；通过步骤6将步骤5得到的37个最大值位置过滤为27个，记为l1=55，l2=127，…,l27=7181，在图5中以“*”标注；

步骤7：判断最大值位置序列是否稳定收敛：将序列l1=55，l2=127，…,l27=7181代入步骤4，5，6得到新的最大值序列l1´=55，l2´=127，…,l27´=7181，判定新的最大值序列l1´，l2´，…,l27´与l1，l2，…,l27一致，最大值序列稳定收敛，进入步骤8；

步骤8：根据步骤7得到的稳定收敛最大值序列即为光谱峰值位置，记为p1=55,p2=127，…,p27=7181，即光谱中有27个波峰。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。