光纤布拉格光栅传感器采用中心波长的变化反映被测量的变化，因此提高光纤布拉格光栅波长的解调精度具有重要意义。传统的解调算法大多抗噪性能差、解调精度有限，且无法对重叠光谱和畸变光谱进行精确解调，限制了解调系统的发展。高精度解调算法主要解决抗噪性能差、寻峰精度低等问题，能够实现传感器网络的精准解调。本文介绍了光纤光栅的传感原理，说明了光纤光栅的主要类型和制作方法。综述了近几年高精度光纤光栅波长解调算法，分单峰检测寻峰算法和多峰检测寻峰算法两种类型阐述了每种解调算法的原理和优缺点，并对未来的光纤光栅高精度解调算法进行了简要分析和展望。

针对传统波长解调算法在光纤布拉格光栅（FBG）在线监测系统检测精度不高、效率低的问题，提出了一种基于小波降噪的FBG波长高精度解调算法。首先，对小波降噪方法处理的光谱波形进行快速运算，得到新函数。然后，获得新函数对应的中心波长。最后，搭建了一套基于垂直腔面发射激光器的FBG变压器绕组温度在线监测系统，采用小波降噪算法对波长进行解调并间接得到温度数据。实验结果表明，相比直接寻峰、多项式拟合、高斯拟合算法，小波降噪算法具有速度快、稳定性好等优点，在70~90 ℃测量范围内，测温精度达到±0.04 ℃，波长解调的最大标准差小于1.67 pm，且该算法的运行效率高于常用的高斯拟合算法，可用于工业现场环境FBG的高精度实时在线监测系统。

为了拟合光谱重叠峰及太赫兹时域曲线,设计了一种动态增加高斯函数的高斯拟合算法。首先,利用去噪光谱数据的一阶导数粗略搜寻各高斯峰的位置,再根据高斯峰位置初始化多高斯函数。然后,将光谱数据与多高斯函数的均方差作为损失函数,用梯度下降法找到损失函数最小时的多高斯函数。最后,针对没有明显峰尖的光谱重叠峰和存在负值的太赫兹时域曲线,用动态多高斯函数模型解析重叠高斯峰或拟合曲线。计算结果表明,本算法可以根据拟合精度的要求,动态增加多个高斯函数,自动搜寻高斯峰的位置,且对光谱重叠峰和太赫兹时域曲线的拟合效果较好。

针对被采样的超弱光纤光栅（FBG）反射光谱含有干扰噪声的问题，提出一种应用于大容量超弱传感网络的高速寻峰算法。该算法引入权重因子加入到最小二乘拟合算法实现加权最小二乘拟合(WLS) 算法，对高斯曲线拟合系数进行优化，定位出中心波长，然后再通过非对称高斯修正(AG)对定位的中心波长进行修正，提出WLS结合AG（WLS-AG）的算法，实现抗噪声干扰高精度寻峰。通过实验，对比分析最小二乘拟合算法、质心算法、WLS算法及文章提出的WLS-AG算法分别在不同噪声下的峰值误差平均值，以及变温环境下误差平均值。实验结果表明，在高信噪比的情况下，WLS-AG算法连续20次重复性实验平均误差＜1 pm，在低信噪比的情况下，平均误差约为10 pm；在不同温度下的检测误差在1 pm内，且最为稳定，满足超弱FBG传感系统精度解调的要求。

准分子激光绝对波长校准技术中,参考中心波长位置抖动是影响校准精度的主要因素,寻峰算法是解决这类问题的有效途径。通过仿真和实验研究比较了5种寻峰算法,结果显示,高斯非线性曲线拟合寻峰法误差最小,算法平均误差为0.15 pm。通过研究强度阈值对5种寻峰算法的影响,明确了阈值优化对减小寻峰算法误差的重要性。选取各算法最佳强度阈值来优化算法,结果表明,高斯非线性曲线拟合寻峰算法的误差最低为0.04 pm,平均算法误差为0.06 pm,选取该寻峰算法作为绝对波长校准核心算法,能满足校准精度要求。通过对影响算法的误差原因进行分析,证明噪声大小是影响高斯非线性曲线拟合寻峰算法误差的主要因素,进一步提升校准精度须从抑制噪声角度出发。

峰值定位在处理光纤布拉格光栅(FBG)反射信号的过程中至关重要。针对FBG反射信号的特点, 为了解决峰值定位过程中峰值重叠的问题, 提出一种适用于FBG反射信号的寻峰方法。采用基于连续小波变换的脊线寻峰算法, 研究了连续小波变换中小波系数与FBG反射信号的对应关系, 将脊线寻峰算法进行了改进并运用于峰值重叠FBG反射信号的峰值定位。实验结果表明, 改进的小波脊线寻峰算法可以有效解决FBG反射信号的波峰重叠问题, 减小了寻峰误差, 提高了峰值定位的精确度。

FBG传感器在非均匀应力场下因光栅啁啾而产生反射谱展宽, 从而影响了低采样率下高速解调的精度和稳定性。针对这个问题, 分析了造成异形反射谱的原因, 阐述了在反射谱展宽效应下FBG的高速解调原理。通过实验, 对比了高斯拟合、B样条插值以及三次样条插值三种算法的寻峰效果; 根据误差理论, 结合实验结果, 给出了三种寻峰算法在此种情况下的均方差（MSE）以及最大峰值误差（MPE）。结果表明, 当FBG传感器反射谱展宽时, 三次样条插值算法有更好的稳定性。

光纤布拉格光栅(FBG)传感系统因其检测精度高、 重复性好和适应性强等优点而被广泛应用于不同领域。 由于FBG传感器为波长调制型传感器, 因此对于外界参量的检测即为FBG中心波长的检测, 而FBG中心波长值对应于FBG反射光谱的峰值。 因此, 系统解调的核心即为FBG反射光谱的峰值检测, 而高精度的寻峰算法是系统解调的关键技术。 现有的寻峰算法对FBG反射谱进行峰值检测时, 都是以FBG反射谱为标准高斯型为前提的。 但由于实际制作工艺及环境的影响, FBG反射光谱并不是标准高斯型光谱, 而是非对称的高斯型光谱, 其非对称特性往往会对寻峰精度有一定的影响。 针对现有算法这一缺陷, 提出了一种指数修正高斯(EMG)拟合寻峰算法。 利用三次判定定位实现粗定位, 同时剔除假峰和无效峰值； 在此基础上以粗定位点为中心进行光谱重构, 再利用积分判定峰值偏向； 然后根据不同的峰值偏向以给定的指数修正函数进行相应的峰值修正。 实验仿真结果表明： 定温条件下或变温条件下, 与直接寻峰算法、 高斯拟合算法和文献中的算法相比, EMG算法的峰值检测误差最小, 寻峰精度提高。 考虑了FBG反射光谱非对称特性对寻峰的影响, 从光谱自身特性的角度, 既克服了传统寻峰算法的局限性, 又保证了高精度的寻峰效果。

为实现光纤传感器的波长解调,以8通道50 GHz密集型波分复用器作为光纤光栅压力传感器中的解调工具,依据各个通道的中心波长作为波长的标定基准,利用从各通道中获得的光功率输出值获得光纤光栅反射光谱分布曲线的包络,并以高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法,最终获得光纤光栅反射光谱的中心波长的准确位置,从而实现结构简洁、成本低廉、全光纤的波长解调系统,系统压力与波长的线性拟合度为0.996 5,实验测得的波长分辨率可达0.3 pm,最大引用误差为2.6%,测量精度为0.16 MPa。