光纖法珀腔解調方法及裝置和光纖法珀幹涉儀與流程
2023-04-25 20:58:26
本發明涉及光纖法珀幹涉儀領域，具體而言，涉及一種光纖法珀腔解調方法及裝置和光纖法珀幹涉儀。
背景技術：
光纖法珀幹涉儀(即光纖Fabry-Perot幹涉儀，簡稱為光纖FP幹涉儀)，作為一種光纖傳感器件，由於製作簡單，穩定性好，精度高等優點已廣泛應用於各種構件或環境檢測。根據實際應用需要，結合不同封裝，光纖FP幹涉儀可成為溫度傳感器，壓強傳感器，應力/應變傳感器和振動傳感器等。由於相應環境參量(如溫度、壓力、應變等)的改變會導致FP腔腔長的變化，因此通過幹涉光譜解調出腔長，便可獲取待檢測量信息。
FP腔解調的主要方式有強度解調和相位解調，強度解調是最早使用的技術，簡單易行但誤差較大，目前主要使用的是精度較高的相位解調。針對寬譜光幹涉光纖FP腔，常用的譜分析方法有條紋計數法，波長跟蹤法，傅立葉變換法和擬合方法以及這些方法的改進和組合。條紋計數法根據幹涉條紋周期和波長的關係來獲得腔長的絕對值，但精度很低；波長跟蹤法精度相對較高，但只有半波長的動態範圍，而且存在半波跳變，其中，半波跳變是指由於算法因素導致解調出的腔長值與真實值會有二分之一波長的偏差；傅立葉變換法將周期信號變換到其頻域，即對應到腔長信息，但其誤差也不小。擬合方法通過構建精確的解調模型，掃描構造信號和實際信號，得到最接近實際信號時的腔長輸出，擬合方法主要有相關法和最小二乘法等，這類解調方法可達到亞納米精度，但是運算量大速度較慢，且也會出現半波跳變現象，影響腔長解調精度。
針對相關技術中光纖法珀腔腔長解調精度不高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種光纖法珀腔解調方法及裝置和光纖法珀幹涉儀，以解決相關技術中光纖法珀腔腔長解調精度不高的問題。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種光纖法珀腔解調方法。
根據本發明的光纖法珀腔解調方法包括：獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號；採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值，在第一腔長值的精度大於第一閾值時光纖法珀腔的腔長解調不會出現半波跳變；以及根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度。
進一步地，對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值包括：採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
進一步地，在採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值之前，方法還包括：將光譜信號與窗函數相乘，得到第一光譜信號，採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調包括：採用不等距離散傅立葉變換對第一光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
進一步地，根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值包括：獲取光譜信號的構造信號；根據第一腔長值計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值；以及根據最小均方差估計值確定光纖法珀腔的第二腔長值。
進一步地，根據第一腔長值計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值包括：獲取第一步長；根據第一腔長值和第一步長確定掃描範圍；獲取第二步長，其中，第二步長小於第一步長；從掃描範圍內每隔第二步長進行取值，得到多個取值；分別根據多個取值計算光譜信號和構造信號的均方差估計值，得到多個均方差估計值；獲取多個均方差估計值中最小的均方差估計值作為最小均方差估計值。
進一步地，方法還包括：判斷第二步長是否大於第二閾值；在判斷出第二步長大於第二閾值時，繼續獲取第三步長，其中，第三步長小於第二步長；根據多個均方差估計值中最小的均方差估計值確定光纖法珀腔的第三腔長值；以及根據第三腔長值和第二步長確定掃描範圍，其中，從掃描範圍內每隔第三步長進行取值。
為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種光纖法珀腔解調裝置。該光纖法珀腔解調裝置包括：第一獲取單元，用於獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號；第一解調單元，用於採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值，在第一腔長值的精度大於第一閾值時光纖法珀腔的腔長解調不會出現半波跳變；以及第二解調單元，用於根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度。
進一步地，第一解調單元用於採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
進一步地，裝置還包括：運算單元，用於將光譜信號與窗函數相乘，得到第一光譜信號，第一解調單元用於採用不等距離散傅立葉變換對第一光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
進一步地，第二解調單元包括：獲取模塊，用於獲取光譜信號的構造信號；計算模塊，用於根據第一腔長值計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值；以及確定模塊，用於根據最小均方差估計值確定光纖法珀腔的第二腔長值。
進一步地，計算模塊包括：第一獲取子模塊，用於獲取第一步長；第一確定子模塊，用於根據第一腔長值和第一步長確定掃描範圍；第二獲取子模塊，用於獲取第二步長，其中，第二步長小於第一步長；取值子模塊，用於從掃描範圍內每隔第二步長進行取值，得到多個取值；計算子模塊，用於分別根據多個取值計算光譜信號和構造信號的均方差估計值，得到多個均方差估計值；獲取多個均方差估計值中最小的均方差估計值作為最小均方差估計值。
進一步地，裝置還包括：判斷單元，用於判斷第二步長是否大於第二閾值；第二獲取單元，用於在判斷出第二步長大於第二閾值時，獲取第三步長，其中，第三步長小於第二步長；第一確定單元，用於根據多個均方差估計值中最小的均方差估計值確定光纖法珀腔的第三腔長值；以及第二確定單元，用於根據第三腔長值和第二步長確定掃描範圍，其中，從掃描範圍內每隔第三步長進行取值。
根據本發明的又一個方面，提供了一種光纖法珀幹涉儀，光纖法珀幹涉儀包括上述任意一個光纖法珀腔解調裝置。
通過本發明，採用獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號；採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值，在第一腔長值的精度大於第一閾值時光纖法珀腔的腔長解調不會出現半波跳變；以及根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度，解決了相關技術中光纖法珀腔腔長解調精度不高的問題，進而達到了提高光纖法珀腔腔長解調精度的效果。
附圖說明
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是根據本發明實施例的光纖法珀腔解調方法的流程圖；
圖2是根據本發明實施例的三種傅立葉變換譜的示意圖；
圖3是根據本發明實施例的光纖法珀腔壓力傳感器的測試系統示意圖；
圖4是根據本發明實施例的光纖法珀腔壓力傳感器的定標曲線圖；以及
圖5是根據本發明實施例的光纖法珀腔解調裝置的示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。
需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本申請的實施例。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
本發明實施例提供了一種光纖法珀腔解調方法，圖1是根據本發明實施例的光纖法珀腔解調方法的流程圖。
如圖1所示，該方法包括如下的步驟S102至步驟S106：
步驟S102：獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號。
在利用寬譜光幹涉光纖法珀腔之後，可以通過光譜儀或是解調儀獲取寬譜光幹涉光纖法珀腔得到的光譜信號，具體地，光譜信號可以是寬譜光幹涉光纖法珀腔得到的幹涉條紋。光譜信號和光纖法珀腔的腔長存在一一對應的關係，通過解調該光譜信號即可以得到光纖法珀腔的腔長。
步驟S104：採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值，在第一腔長值的精度大於第一閾值時光纖法珀腔的腔長解調不會出現半波跳變。
對光譜信號進行預解調(即第一解調)，得到預估腔長值(即第一腔長值)。預解調是為了給後續對光譜信號進行精解調做準備，因此，對預估腔長值的精度要求不高，預估腔長值的精度只需滿足大於第一閾值，第一閾值是可以抑制半波跳變所需達到的精度值，具體地，第一閾值可以設置為四分之一波長。
具體地，本發明實施例採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
在信號處理領域，傅立葉變換常用於將時域信號變換為頻域信號進行分析。在利用傅立葉變換進行光譜信號分析時，由於從光譜儀或解調儀獲取的光譜信號通常是關于波長等距的(即波數或者頻率不等間距)，而直接使用傅立葉變換通常需要波數或者頻率等間距光譜，否則測量的光纖法珀腔的腔長值的誤差較大，現有技術中通常是將原始光譜信號差分至頻率等間距後再進行傅立葉變換，但這樣會因為改變原始光譜信號而引入誤差，此外，當單幀光譜信號數據點(即一幀光譜數的長度)不夠多時，採用快速傅立葉變換得到的特徵峰點數較少，峰值信息誤差大。本發明實施例根據傅立葉變換原始定義，將原始獲取的光譜信息與相應正餘弦序列進行互相關得到特徵值，即得到傅立葉變換譜，由此得到的特徵峰信息點多，峰值誤差減小。優選地，本發明實施例採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，其中，不等距離散傅立葉變換是指直接對波數或者頻率不等間距的光譜信號進行離散傅立葉變換，不等距離散傅立葉變換公式如下：
其中，d表示光纖法珀腔的腔長值，N表示原始的光譜信號的光譜序列數，λ表示波長，x(λ)表示原始的光譜信號，nDFT(d)表示經過不等距離散傅立葉變換得到的光譜信號，簡稱為不等距離散傅立葉變換譜。
優選地，為了有效抑制經上述不等距離散傅立葉變換得到的不等距離散傅立葉變換譜的旁瓣(即不等距離散傅立葉變換譜主峰旁的其它峰)，可以在上述離散傅立葉變換前給原始的光譜信號加窗。優選地，本發明實施例在採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值之前，該方法還包括：將光譜信號與窗函數相乘，得到第一光譜信號，採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調包括：採用不等距離散傅立葉變換對第一光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
將光譜信號與窗函數相乘即為原始的光譜信號加窗，優選地，該窗函數為布萊克曼窗函數。對加窗後的光譜信號(即第一光譜信號)進行不等距離散傅立葉變換能有效得到更準確的峰值信息，減小預解調誤差。圖2是根據本發明實施例的三種傅立葉 變換譜的示意圖，如圖2所示，橫坐標表示腔長，單位為微米(um)，縱坐標表示歸一化強度(即相對強度，把每個強度值除以最大強度值，最大值為1)，FFT表示快速傅立葉變換譜，nDFT表示不等距離散傅立葉變化譜，win-nDFT表示加窗不等距離散傅立葉變化譜(即對加窗後的光譜信號進行不等距離散傅立葉變化得到的光譜信號)。從圖2可以看出，加窗不等距離散傅立葉變化譜特徵峰信息明顯多於快速傅立葉變換譜，且有效抑制了旁瓣信息，從而獲得峰值信息較為準確，減少預解調誤差。
步驟S106：根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度。
本發明實施例通過上述步驟對光譜信號進行預解調得到預估腔長值(即第一腔長值)，進一步基於該預估腔長值對光譜信號進行精解調(即第二解調)，得到一個精度較高的光纖法珀腔的腔長值(即第二腔長值)，具體地，本發明實施例可以是基於最小二乘法對光譜信號進行精解調，也可以是基於互相關法對光譜信號進行精解調。本發明實施例通過對光譜信號進行第一解調得到第一腔長值，並且保證第一腔長值的精度大於第一閾值，基於第一腔長值對光譜信號進行第二解調以進一步提高光纖法珀腔的腔長值的解調精度。本發明實施例通過結合第一解調和第二解調對光譜信號進行解調，提高了光纖法珀腔腔長解調的精度，並且能有效抑制半波跳變現象，解決了相關技術中光纖法珀腔腔長解調精度不高的問題。
優選地，根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值包括：獲取光譜信號的構造信號；根據第一腔長值計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值；以及根據最小均方差估計值確定光纖法珀腔的第二腔長值。
本發明實施例可以根據光譜模型建立上述光譜信號的構造信號，可以通過計算光譜信號和構造信號的均方差估計值確定光纖法珀腔的第二腔長值，具體地，光譜信號和構造信號的最小均方差估計值對應的光纖法珀腔腔長，即為第二腔長值。光譜信號和構造信號的均方差估計值的計算公式如下：
其中，d、d0分別表示構造的光纖法珀腔腔長和實際的光纖法珀腔腔長，x(n,d)表示構造信號，x(n,d0)表示光譜信號，N表示光譜信號的光譜系列數，mse(d)表示均方差估計值。
可選地，通過最小二乘法或是互相關法可以求得光譜信號和構造信號的最小均方差估計值，從而得到最小均方差估計值對應的光纖法珀腔腔長，即第二腔長值。但是， 採用最小二乘法或是互相關法計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值時計算量大速度慢，效率較低。
為了提高求取光譜信號和構造信號的最小均方差估計值的效率，本發明實施例採用一種逐漸細化的算法求解光譜信號和構造信號的最小均方差估計值，即通過逐漸縮小掃描步長的方式求解最小均方差估計值。優選地，本發明實施例根據第一腔長值計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值包括：獲取第一步長；根據第一腔長值和第一步長確定掃描範圍；獲取第二步長，其中，第二步長小於第一步長；從掃描範圍內每隔第二步長進行取值，得到多個取值；分別根據多個取值計算光譜信號和構造信號的均方差估計值，得到多個均方差估計值；獲取多個均方差估計值中最小的均方差估計值作為最小均方差估計值。
第一步長可以根據第一腔長值的誤差進行設置，例如，當第一解調得到的第一腔長值的誤差為100nm時，可以設置第一步長為100nm，也可以設置得稍大於100nm，例如，設置第一步長為150nm。實際情況中，第一腔長值的誤差可以通過分析解調算法得到，在同一設備或裝置中用同一解調算法得到的光纖法珀腔的腔長值的誤差是穩定的，例如，在同一種光纖法珀腔壓力傳感器中利用離散傅立葉變換解調得到的腔長值的誤差基本相同。在獲取到第一步長後，根據第一步長和第一腔長值確定掃描範圍，例如，第一步長為s1，第一腔長值為d1，則掃描範圍可以設置為[d1-s1，d1+s1]。第二步長用於確定均方差估計掃描的跨度，第二步長小於第一步長，具體地，可以設置第二步長為第一步長的0.1倍，也可以設置第二步長為其他小於第一步長的值，例如，第一步長為100nm，第二步長可以設置為10nm、20nm或是5nm等。在確定第二步長和掃描範圍後，從掃描範圍內每隔第二步長進行取值，得到多個取值，例如，掃描範圍為[d1-s1，d1+s1]，第二步長為s2，從d1-s1開始，從掃描範圍[d1-s1，d1+s1]內每隔第二步長s2進行取值，得到多個取值，將上述多個取值中每一個取值分別作為上述構造信號的腔長值d代入上式公式計算出均方差估計值，可以得到多個均方差估計值，比較上述多個均方差估計值，將其中最小的均方差估計值作為最小均方差估計值。
優選地，為了進一步提高解調精度，該方法還包括：判斷第二步長是否大於第二閾值；在判斷出第二步長大於第二閾值時，繼續獲取第三步長，其中，第三步長小於第二步長；根據多個均方差估計值中最小的均方差估計值確定光纖法珀腔的第三腔長值；以及根據第三腔長值和第二步長確定掃描範圍，其中，從掃描範圍內每隔第三步長進行取值。
本發明實施例的第二閾值通常設置為最終需要達到的解調精度，例如，設置第二閾值為0.1nm。如果第二步長大於0.1nm，則說明當前得到的光纖法珀腔的腔長值未達到預設的解調精度，此時，繼續採用上述方法進行解調，重新確定掃描範圍和掃描步 長，優選地，根據上述得到的最小的均方差估計值確定對應的腔長值(即第三腔長值)，並根據第二步長和第三腔長值重新確定掃描範圍，並繼續獲取第三步長，其中，第三步長小於第二步長，例如，可以設置第三步長為第二步長的0.1倍。從該重新確定的掃描範圍內每個第三步長取值代入上式公式計算均方差估計值。不斷繼續上述過程，直至掃描步長達到預設的解調精度，則將最後一次取得的最小的均方差估計值作為最終的最小均方差估計值，並根據該最小均方差估計值確定第二腔長。本發明實施例通過不斷縮小掃描步長來求解最小均方差估計值解調出光纖法珀腔腔長值，相比於現有的最小二乘法求解最小均方差估計值解調出光纖法珀腔腔長值，在保證較高的解調精度條件下，大大的提高了解調效率。
以下以實例對本發明實施例的光纖法珀腔解調方法的應用進行說明：
光纖法珀腔腔長解調是整個光纖壓力測量系統的重要組成部分，直接影響著解調儀的解析度、穩定性以及測量精度。圖3是根據本發明實施例的光纖法珀腔壓力傳感器的測試系統示意圖。如圖3所示，通過光源1幹涉光環形器2，光譜儀3採集光譜信號，具體地，光譜採集使用Bayspec解調模塊，其波長範圍為1510～1590nm，單幀光譜點數為512，光譜信號傳送給計算機4，計算機4根據本發明實施例的光纖法珀腔解調方法根據光譜信號進行腔長解調。在實驗過程中，將光纖法珀腔壓力傳感器的探頭置於壓力艙5中，使用壓力泵6對壓力艙5加壓，數字精密壓力表7進行測壓。圖4是根據本發明實施例的光纖法珀腔壓力傳感器的定標曲線圖，在圖4中，橫坐標表示實際壓力值，單位為兆帕(MPa)，縱坐標表示解調腔長，單位為微米(um)，在70MPa壓力範圍內，該曲線線性擬合相關度達0.999999，壓力測量精度為0.03％F.S。由此可以看出，本發明實施例的光纖法珀腔解調方法具有較高的解調精度。
從以上的描述中，可以看出，本發明實現了如下技術效果：
本發明實施例通過獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號；對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值；以及根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度，通過結合第一解調和第二解調對光譜信號進行解調，提高了光纖法珀腔腔長解調的精度，並且能有效抑制半波跳變現象，解決了相關技術中光纖法珀腔腔長解調精度不高的問題。此外，採用加窗不等距離散傅立葉變換進行預解調並結合逐漸細化的算法進行精解調，可實現寬譜光幹涉光纖法珀腔腔長大動態範圍、高精度、絕對腔長的快速解調，並可以有效避免解調結果出現半波跳變現象。
需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。
根據本發明實施例的另一方面，提供了一種光纖法珀腔解調裝置，該光纖法珀腔解調裝置可以用於執行本發明實施例的光纖法珀腔解調方法，本發明實施例的光纖法珀腔解調方法也可以通過本發明實施例的光纖法珀腔解調裝置來執行。
圖5是根據本發明實施例的光纖法珀腔解調裝置的示意圖，如圖5所示，該裝置包括：第一獲取單元10，第一解調單元20和第二解調單元30。
第一獲取單元10，用於獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號。
在利用寬譜光幹涉光纖法珀腔之後，可以通過光譜儀或是解調儀獲取寬譜光幹涉光纖法珀腔得到的光譜信號，具體地，光譜信號可以是寬譜光幹涉光纖法珀腔得到的幹涉條紋。光譜信號和光纖法珀腔的腔長存在一一對應的關係，通過解調該光譜信號即可以得到光纖法珀腔的腔長。
第一解調單元20，用於採用不等距離散傅立葉變換對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值，在第一腔長值的精度大於第一閾值時光纖法珀腔的腔長解調不會出現半波跳變。
對光譜信號進行預解調(即第一解調)，得到預估腔長值(即第一腔長值)。預解調是為了給後續對光譜信號進行精解調做準備，因此，對預估腔長值的精度要求不高，預估腔長值的精度只需滿足大於第一閾值，第一閾值是可以抑制半波跳變的所需達到的精度值，具體地，第一閾值可以設置為四分之一波長。
本發明實施例根據傅立葉變換原始定義，將原始獲取的光譜信息與相應正餘弦序列進行互相關得到特徵值，即得到傅立葉變換譜，由此得到的特徵峰信息點多，峰值誤差減小。上述不等距離散傅立葉變換即直接對波數或者頻率不等間距的光譜信號進行離散傅立葉變換。
優選地，該裝置還包括：運算單元，用於將光譜信號與窗函數相乘，得到第一光譜信號，第一解調單元用於採用不等距離散傅立葉變換對第一光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值。
將光譜信號與窗函數相乘即為原始的光譜信號加窗，優選地，該窗函數為布萊克曼窗函數。對加窗後的光譜信號(即第一光譜信號)進行不等距離散傅立葉變換能有效得到更準確的峰值信息，減小預解調誤差。
第二解調單元30，用於根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度。
具體地，本發明實施例可以是基於最小二乘法對光譜信號進行第二解調，也可以是基於互相關法對光譜信號進行第二解調。
本發明實施例通過第一獲取單元10獲取幹涉光纖法珀腔的光譜信號；第一解調單元20對光譜信號進行第一解調，得到光纖法珀腔的第一腔長值，其中，第一腔長值的精度大於第一閾值；以及第二解調單元30根據第一腔長值對光譜信號進行第二解調，得到光纖法珀腔的第二腔長值，其中，第二腔長值的精度大於第一腔長值的精度。通過結合第一解調單元20和第二解調單元30對光譜信號進行解調，提高了光纖法珀腔腔長解調的精度，並且能有效抑制半波跳變現象，解決了相關技術中光纖法珀腔腔長解調精度不高的問題。
優選地，第二解調單元30包括：獲取模塊，用於獲取光譜信號的構造信號；計算模塊，用於根據第一腔長值計算光譜信號和構造信號的最小均方差估計值；以及確定模塊，用於根據最小均方差估計值確定光纖法珀腔的第二腔長值。
優選地，為了提高求取光譜信號和構造信號的最小均方差估計值的效率，本發明實施例的計算模塊包括：第一獲取子模塊，用於獲取第一步長；第一確定子模塊，用於根據第一腔長值和第一步長確定掃描範圍；第二獲取子模塊，用於獲取第二步長，其中，第二步長小於第一步長；取值子模塊，用於從掃描範圍內每隔第二步長進行取值，得到多個取值；計算子模塊，用於分別根據多個取值計算光譜信號和構造信號的均方差估計值，得到多個均方差估計值；獲取多個均方差估計值中最小的均方差估計值作為最小均方差估計值。
優選地，該裝置還包括：判斷單元，用於判斷第二步長是否大於第二閾值；第二獲取單元，用於在判斷出第二步長大於第二閾值時，獲取第三步長，其中，第三步長小於第二步長；第一確定單元，用於根據多個均方差估計值中最小的均方差估計值確定光纖法珀腔的第三腔長值；以及第二確定單元，用於根據第三腔長值和第二步長確定掃描範圍，其中，從掃描範圍內每隔第三步長進行取值。
本發明實施例還提供了一種光纖法珀幹涉儀，該光纖法珀幹涉儀包括上述任意一個光纖法珀腔解調裝置。
顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的 任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。