法布里-珀罗腔的压力解调方法、系统、应用及装置

本发明涉及法布里-珀罗腔微压传感器，具体是涉及法布里-珀罗腔的压力解调方法、系统、应用及装置。

背景技术：

1、测量体内压力是生物医学领域的关键，光纤法布里-珀罗腔微压传感器因具有重量轻、小体积、高精准度、高灵敏度、长期稳定性、生物兼容性等优点开始应用于介入诊断，是体内压力监测的理想手段之一，为医生提供精确的心血管压力和可靠的诊断依据。光纤法布里-珀罗腔微压传感器的性能取决于传感器的应用场景，根据《医用压力分析示范标准收集标准》，在心血管供血能力评估领域，在6.7kpa至40kpa范围内传感器的读数误差要求在±3％以内。因此，对传感器的压力解调精度要求高。

2、现有技术中，法布里-珀罗腔微压传感器的压力解调算法已经发展了多种光信号处理方法，包括基于直接频率估计的type i解调方法和利用频率和相位解调的type ii解调方法。在测量时，法布里-珀罗腔的腔长变化小到几纳米，type i解调精度被限制在百纳米内，难以实现高精度压力解调。在实际应用中，多模激励和有限采样速率或法布里-珀罗腔的质量不高会导致等效初相位变化，造成type ii解调错误。解调算法还有互相关方法、离散腔长变换法和最小均方差法等，由于此类算法需要大量的数值计算，使得测量效率低，不利于实际应用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了法布里-珀罗腔的压力解调方法、系统、应用及装置，具体技术方案如下所示：

2、法布里-珀罗腔的压力解调方法，包括：

3、获取光谱仪采集传感器测量范围内的2个不同参考压力下的干涉光谱数据；

4、并分别取所述2个不同参考压力下的其中部分干涉光谱数据进行归一化处理；

5、计算出所述2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量；

6、构建参考压力与对应的相位函数的平移量之间的函数关系式；

7、测量当下压力时，计算出所述当下压力对应的相位函数的平移量并带入所述函数关系式中，计算出所述当下压力的测量值。

8、在一个具体的实施例中，“计算出所述当下压力的测量值”具体包括：

9、获取所述光谱仪采集传感器测量范围内的2个不同参考压力y1和参考压力y2下的干涉光谱数据；

10、并分别取所述参考压力y1下的其中部分干涉光谱数据以及所述参考压力y2下的其中部分干涉光谱数据分别进行归一化处理；

11、计算出所述参考压力y1对应的相位函数的平移量x1和所述参考压力y2对应的相位函数的平移量x2；

12、构建参考压力y与对应的相位函数的平移量x之间的函数关系式：y＝f(x)；

13、计算出当下压力yc对应的相位函数的平移量xc并带入所述函数关系式y＝f(x)，计算出所述当下压力的测量值yc。

14、在一个具体的实施例中，“计算出所述参考压力y2对应的相位函数的平移量x2”具体包括：

15、选择起始测量压力作为所述参考压力y1，并记所述参考压力y1＝0以及记所述参考压力y1对应的相位函数的平移量x1＝0；

16、选择压力测量范围内的其他压力y2作为另一个参考压力，取所述参考压力y2下的其中部分干涉光谱数据进行归一化处理，得到所述参考压力y2对应的相位函数；

17、利用所述mmse计算所述参考压力y2对应的相位函数相对所述参考压力y1对应的相位函数的平移量x2。

18、在一个具体的实施例中，“计算出所述2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量”具体包括：

19、利用mmse、互相关或最大似然估计(mle)计算出所述2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量。

20、在一个具体的实施例中，还包括法布里-珀罗腔的压力解调系统，包括：

21、获取单元，用于获取光谱仪采集传感器测量范围内的2个不同参考压力下的干涉光谱数据；

22、处理单元，用于分别取所述2个不同参考压力下的其中部分干涉光谱数据进行归一化处理；

23、平移量计算单元，用于计算出所述2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量；

24、构建单元，用于构建参考压力与对应的相位函数的平移量之间的函数关系式；

25、当下压力计算单元，用于测量当下压力时，计算出所述当下压力对应的相位函数的平移量并带入所述函数关系式中，计算出所述当下压力的测量值。

26、在一个具体的实施例中，所述当下压力计算单元还用于：

27、获取所述光谱仪采集传感器测量范围内的2个不同参考压力y1和参考压力y2下的干涉光谱数据；

28、并分别取所述参考压力y1下的其中部分干涉光谱数据以及所述参考压力y2下的其中部分干涉光谱数据分别进行归一化处理；

29、计算出所述参考压力y1对应的相位函数的平移量x1和所述参考压力y2对应的相位函数的平移量x2；

30、构建参考压力y与对应的相位函数的平移量x之间的函数关系式：y＝f(x)；

31、计算出当下压力yc对应的相位函数的平移量xc并带入所述函数关系式y＝f(x)，计算出所述当下压力的测量值yc。

32、在一个具体的实施例中，所述当下压力计算单元还用于：

33、选择起始测量压力作为所述参考压力y1，并记所述参考压力y1＝0以及记所述参考压力y1对应的相位函数的平移量x1＝0；

34、选择压力测量范围内的其他压力y2作为另一个参考压力，取所述参考压力y2下的其中部分干涉光谱数据进行归一化处理，得到所述参考压力y2对应的相位函数；

35、利用所述mmse计算所述参考压力y2对应的相位函数相对所述参考压力y1对应的相位函数的平移量x2。

36、在一个具体的实施例中，所述平移量计算单元还用于：

37、利用mmse、互相关或最大似然估计(mle)计算出所述2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量。

38、在一个具体的实施例中，还包括计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法。

39、在一个具体的实施例中，还包括法布里-珀罗腔的压力解调装置，用于执行上述所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法。

40、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

41、本发明提供的法布里-珀罗腔的压力解调方法、系统、应用及装置，能够极大地缩短传感器测量压力前的校准时间，提高测量效率，实现高精度压力解调，能够避免因难以精确估计等效初相位而导致的解调误差，避免因光谱数据少导致解调误差增大和解调速度降低。

42、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.法布里-珀罗腔的压力解调方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法，其特征在于，“计算出所述当下压力的测量值”具体包括：

3.根据权利要求2所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法，其特征在于，“计算出所述参考压力y2对应的相位函数的平移量x2”具体包括：

4.根据权利要求1所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法，其特征在于，“计算出所述2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量”具体包括：

5.法布里-珀罗腔的压力解调系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的法布里-珀罗腔的压力解调系统，其特征在于，所述当下压力计算单元还用于：

7.根据权利要求6所述的法布里-珀罗腔的压力解调系统，其特征在于，所述当下压力计算单元还用于：

8.根据权利要求5所述的法布里-珀罗腔的压力解调系统，其特征在于，所述平移量计算单元还用于：

9.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-4任一项所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法。

10.法布里-珀罗腔的压力解调装置，其特征在于，用于执行上述权利要求1-4任一项所述的法布里-珀罗腔的压力解调方法。

技术总结
本发明提供了法布里‑珀罗腔的压力解调方法、系统、应用及装置，包括获取光谱仪采集传感器测量范围内的2个不同参考压力下的干涉光谱数据；并分别取2个不同参考压力下的其中部分干涉光谱数据进行归一化处理；计算出2个不同参考压力分别对应的相位函数的平移量；构建参考压力与对应的相位函数的平移量之间的函数关系式；测量当下压力时，计算出当下压力对应的相位函数的平移量并带入函数关系式中，计算出当下压力的测量值。与现有技术相比，本发明能够极大地缩短传感器测量压力前的校准时间，提高测量效率，实现高精度压力解调，能够避免因难以精确估计等效初相位而导致的解调误差，避免因光谱数据少导致解调误差增大和解调速度降低。

技术研发人员：董玉明,刘维,杨天宇,石云杰
受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6