本发明涉及分布式光纤光栅，尤其涉及一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法。
背景技术：
1、分布式光纤光栅传感器自进入工程应用以来，一直是国内外科学家研究的重点。为获取一定跨度范围的温度信息或应力应变分布，若使用传统单点移动式或者多个单点组成的分布式传感方案，不仅耗时耗资而且存在不易于布线等缺点，性价比很低。与传统传感器相比，光纤光栅传感器以其质量轻、体积小、耐腐蚀、柔韧性好、抗电磁干扰、集信号传输与传感于一体、便于分布式组网、低功耗无源、高密度感知、测量参数众多等独特优势而著称。为满足大容量的fbg分布式传感组网，常用的复用手段为波分复用、时分复用以及空分复用。其中波分复用和时分复用的fbg阵列由于其复用容量大，并且用单根光纤即实现成千上万的fbg阵列传感，被广泛的运用到各种应用中。
2、然而，由于时分复用的特性，目前基于波分复用和时分复用的fbg阵列解调系统在每个时分的光栅组后面需要加入时延光纤，否则难以将不同时域的fbg组进行区分。同时，即使加入了时延光纤，也容易出现时域串扰的问题。
3、因此，有必要提出一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，能够解决由于不同fbg信号在时域上可能相互干扰，解调过程中存在误差，从而影响解调系统效果和性能的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，用于解决现有fbg阵列解调时由于fbg信号存在时域串扰，影响解调效率和准确度的技术问题。
2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，包括：
4、根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数；
5、根据预设的采集速率确定采样时隙，并基于所述采样时隙、阵列fbg的综合复用参数，以及激光器的工作参数确定滑动时隙窗口的窗口参数；
6、利用所述滑动时隙窗口进行数据采集，得到数据采集矩阵；
7、对所述数据采集矩阵进行转置拼接，得到不同时域的光谱数据。
8、进一步的，所述阵列fbg的综合复用参数包括相邻fbg空间间隔、fbg时分数量、单个时域fbg数量和相邻fbg波长间隔；
9、所述可调谐脉冲激光器的工作参数包括可调谐脉冲激光器的脉冲驱动参数、可调谐脉冲激光器扫频范围和波长步进次数。
10、进一步的，所述脉冲驱动参数包括脉冲周期下限和脉冲宽度上限，所述根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数包括：根据相邻fbg空间间隔、fbg时分数量和单个时域fbg数量，确定脉冲周期下限和脉冲宽度上限，计算方法为：
11、若相邻fbg空间间隔为d，fbg时分数量为n，单个时域fbg数量为m，则所述脉冲宽度上限为：
12、
13、所述脉冲周期下限为：
14、
15、其中，nf为光纤纤芯折射率，c为光速。
16、进一步的，所述根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数还包括：根据相邻fbg的波长间隔确定可调谐脉冲激光器扫频范围和波长步进次数，计算方法为：
17、若将相邻fbg的波长间隔设置为δλ，则所述可调谐脉冲激光器扫频范围为：
18、dλm＝δλ·m，
19、所述波长步进次数为：
20、nλ＝dλm/δλ，
21、其中，m为单个时域fbg数量，δλ为可调谐脉冲激光器的波长分辨率。
22、进一步的，所述滑动时隙窗口的窗口参数包括：时隙窗口数量、时隙窗口间隔、时隙窗口长度、时隙窗口滑动次数和时隙窗口滑动长度；
23、所述时隙窗口数量为单个脉冲周期内包含的时隙窗口数量；
24、所述时隙窗口间隔为单个脉冲周期内相邻时隙窗口的时间间隔；
25、所述时隙窗口长度为单个时隙窗口的时间长度；
26、所述时隙窗口滑动次数为单个可调谐脉冲激光器扫描周期内时隙窗口的滑动次数；
27、所述时隙窗口滑动长度为每次时隙窗口滑动时的时间长度。
28、进一步的，分所述时隙窗口数量与fbg时分数量相等；所述时隙窗口间隔与脉冲宽度上限相等；所述时隙窗口长度为采样时隙的预设倍数；所述时隙窗口滑动次数和时隙窗口滑动长度的计算方法为：
29、判断相邻fbg时间间隔δtfbg与采样时隙的大小δt；若δtfbg>δt，则时隙窗口滑动长度δtw＝δtfbg，时隙窗口滑动次数为单个时域fbg数量；若δtfbg≤δt，则时隙窗口滑动长度δtw＝δt，时隙窗口滑动次数
30、进一步的，所述利用所述滑动时隙窗口进行数据采集，得到数据采集矩阵，包括：
31、若所述可调谐脉冲激光器的脉冲周期为tpulse，每个脉冲周期tpulse内包含nw个时隙窗口，每个扫描周期内发出nλ个脉冲激光，时隙窗口滑动次数为nw，则所有时隙窗口每经过时间后均滑动一次，单个采集周期内的数据为一行，共采集得到nλ行，nw列的数据采集矩阵。
32、进一步的，对所述数据采集矩阵进行转置拼接，得到不同时域的光谱数据，包括：
33、对以时域编号为列、以波长编号为行的数据采集矩阵进行矩阵转置，得到以时域编号为行、以波长编号为列的光谱数据矩阵，所述光谱数据矩阵中每一行代表不同时域的光谱数据。
34、第二方面，本发明还提供了一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集装置，包括：
35、激光器工作参数设置模块，用于根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数；
36、滑动时隙窗口参数设置模块，用于根据预设的采集速率确定采样时隙，并基于所述采样时隙、阵列fbg的综合复用参数，以及激光器的工作参数确定滑动时隙窗口的窗口参数；
37、数据采集模块，用于利用所述滑动时隙窗口进行数据采集，得到数据采集矩阵；
38、光谱数据拼接模块，用于对所述数据采集矩阵进行转置拼接，得到不同时域的光谱数据。
39、第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述技术方案任一所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法。
40、本发明提供了一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，首先，根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数，通过阵列fbg的设置，可以确保脉冲激光器的频率稳定性和准确性；其次，基于采集速率、阵列fbg的综合复用参数，以及激光器的工作参数确定滑动时隙窗口的窗口参数，时隙窗口的位置和大小能够根据实际情况进行动态调整，以适应不同的fbg阵列的布局和反射特性，确保每个fbg阵列元素都能在其最佳时刻被准确地捕获和解调；再次，利用滑动时隙窗口进行数据采集，通过精确确定窗口参数，可以避免信号重叠或错位，从而减少解调过程中可能引入的误差和噪声，提高数据采集的准确性；最后对数据采集矩阵进行转置拼接，得到不同时域的光谱数据，方便在统一的数据结构中查看和分析多个时域的数据，便于后续处理和分析。
41、相比于现有技术，本发明的方法通过明确激光器的工作参数和采集策略，能够优化可调谐脉冲激光器的使用效率和数据采集的精确度，提升整个系统的性能和稳定性；通过滑动时隙窗口的方式，确保了数据的连续性和完整性，有效减少不同时域之间的串扰，提高解调精度和可靠性；通过得到的不同时域的光谱数据，可以更准确地分析和诊断fbg阵列在不同时间点上的反射特性，提高了光纤传感器监测的效率和准确性。
1.一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，所述阵列fbg的综合复用参数包括相邻fbg空间间隔、fbg时分数量、单个时域fbg数量和相邻fbg波长间隔；
3.根据权利要求2所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，所述脉冲驱动参数包括脉冲周期下限和脉冲宽度上限，所述根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数包括：根据相邻fbg空间间隔、fbg时分数量和单个时域fbg数量，确定脉冲周期下限和脉冲宽度上限，计算方法为：
4.根据权利要求2所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，所述根据阵列fbg的综合复用参数设置可调谐脉冲激光器的工作参数还包括：根据相邻fbg的波长间隔确定可调谐脉冲激光器扫频范围和波长步进次数，计算方法为：
5.根据权利要求3所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，所述滑动时隙窗口的窗口参数包括：时隙窗口数量、时隙窗口间隔、时隙窗口长度、时隙窗口滑动次数和时隙窗口滑动长度；
6.根据权利要求5所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，所述时隙窗口数量与fbg时分数量相等；所述时隙窗口间隔与脉冲宽度上限相等；所述时隙窗口长度为采样时隙的预设倍数；所述时隙窗口滑动次数和时隙窗口滑动长度的计算方法为：
7.根据权利要求6所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，所述利用所述滑动时隙窗口进行数据采集，得到数据采集矩阵，包括：
8.根据权利要求1所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法，其特征在于，对所述数据采集矩阵进行转置拼接，得到不同时域的光谱数据，包括：
9.一种用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一所述的用于阵列fbg解调系统的自适应滑动时隙窗口采集方法。
