Was ist „Multi-Peak-Identifikation“?

[VoidWalker]

Wie geht die Software damit um, wenn ein Spektrum in zwei Spitzen zerfällt?

[OFSCN_Tech_Expert]

Bei Anwendungen von Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensoren kann die “Peak-Splitting” (Aufspaltung in zwei Peaks) des Reflexionsspektrums eines einzelnen Gitters typischerweise auf einen Birefringence-Effekt durch ungleichmäßige transversale Spannungen (Trennung der effektiven Brechungsindizes entlang der beiden orthogonalen Polarisationsachsen der Faser: n_{\text{eff},x} \neq n_{\text{eff},y}) oder auf ungleichmäßige axiale Dehnungs-/Temperaturgradienten entlang des Gitterbereichs zurückgeführt werden.

Die Verarbeitung der aufgespaltenen Peaks durch die Demodulationssoftware hängt vom integrierten Peak-Finding-Algorithmus und den Systemeinstellungen für den Erkennungsmodus ab:

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1. Verarbeitung auf Software-Peak-Finding- und Algorithmus-Ebene

• Max Peak Tracking / Peak-Detektionsmethode:

  • Die Software wählt den Peak mit der höheren optischen Leistung (Reflektivität) als Wellenlängenwert für diesen Messpunkt aus.
  • Mögliches Phänomen: Wenn die Höhen der beiden Peaks mit der äußeren Kraft abwechselnd schwanken (ähnliche Intensitäten), kann der von der Software verfolgte Zielpeak zwischen den beiden Peaks springen, was zu Sprüngen im demodulierten Wellenlängenwert als Sprungrauschen führt.

• Schwerpunktmethode / Schwerpunktalgorithmus (Center of Gravity Algorithm):

  • Die Software führt eine intensitätsgewichtete integrale Berechnung der Reflexionsspektralkurve innerhalb des eingestellten Detektionswellenlängenfensters durch.
  • Mögliches Phänomen: Wenn das Gitter in zwei Peaks aufgespalten ist, liegt die durch die Schwerpunktmethode berechnete zentrale Wellenlänge normalerweise im Wellental zwischen den beiden Peaks und spiegelt die tatsächliche physikalische Mengenänderung eines bestimmten Polarisationszustands oder einer bestimmten Position nicht korrekt wider.

• Multi-Peak-Identifikationsmodus (Multi-peak Identification / Absolute Peak List):

  • Wenn die Vollspektrum-Multi-Peak-Erkennungsfunktion der Demodulationssoftware aktiviert ist und beide aufgespaltenen Peaks über den eingestellten Leistungsschwellenwert (Threshold) und die Prominenz (Peak-Tal-Differenz) hinausragen, erkennt das System sie als zwei unabhängige Wellenlängenpeaks.
  • Mögliches Phänomen: Wenn das System standardmäßig die “Sortierung nach aufsteigender Wellenlänge zur Zuordnung von Sensor-IDs” verwendet, führt ein zusätzlicher Wellenlängenpeak in einem Kanal zu einer Verschiebung der entsprechenden IDs aller nachfolgenden Gitter-Sensoren (Channel Misalignment).

• Fixed-Window-Tracking-Modus (ROI / Range Filtering):

  • Wenn die Software es dem Benutzer erlaubt, einen festen Wellenlängen-Tracking-Bereich für jeden Sensor zu definieren (z. B. Einstellung, dass ein bestimmter Messpunkt nur im Bereich von 1549.0\text{ nm} \sim 1551.0\text{ nm} gesucht wird):
    • Wenn mehr als 1 Peak innerhalb des Bereichs auftritt, löst die Software normalerweise eine “Multi-Peak-Anomalie-Warnung” aus oder extrahiert nur den Peak innerhalb des Bereichs mit der maximalen Energie oder dem Peak, der der ursprünglichen Wellenlänge am nächsten liegt.

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2. Handhabung und Empfehlungen in technischen Anwendungen

1. Optimierung von Struktur und Verkapselung: Versuchen Sie während der Installation und Verkapselung des Sensors, punktuelle Quetschungen oder ungleichmäßige Seitendrücke auf den Gitterbereich zu vermeiden. Verwenden Sie geeignete Verkapselungsverfahren (z. B. Verkapselung in Metallmikroröhrchen), um die Gleichmäßigkeit der Belastung im Gitterbereich aufrechtzuerhalten.
2. Anpassung von Algorithmen und Schwellenwerten: In der Erfassungssoftware von Geräten wie dem OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator können der Leistungsschwellenwert (Threshold) für die Spektrumerkennung angemessen erhöht werden, um sekundäre Aufspaltungspeaks zu filtern, oder es kann auf den festen Wellenlängenfenster-Lock-Modus umgeschaltet werden, um eine Messpunktverschiebung zu vermeiden.