【学习笔记】《光纤传感器振动系统信号解调技术研究--华北电力--控制工程--张**》重点笔记
一、绪论
1.2 光纤传感及解调技术概述
1.2.1 光纤传感技术研究现状
光纤传感器的特点
- 用一根光纤作为感知外界环境参数的器件和传输信号的器件，配合数字信号处理技术，对几十公里的范围进行检测；主要用于感知温度、应变、振动。
分布式传感器的主要方法：反射法和干涉法；
- 反射法>>基于瑞利散射或者布里渊散射以及拉曼散射的光时域反射技术>>光时域反射型传感器适用于测量光纤的长度和寻找光纤断点>>在光时域反射型传感系统中，光纤固定在被监测管道附近，如果发生破坏性较大的行为，这将导致光纤中的大弯曲，导致入射点处的光功率的变化。同时后向返回的散射光将在破坏行为处诱发散射或端面反射效应，因为背向返回的散射光的光功率和入射光的光功率成比例，那么通过测得光纤上某点的光功率强度的异常就能实现振动定位岡。由于背向散射光强度微弱，探测灵敏度难以提高，因此光时域反射型传感系统技术研宄还有很大的提升空间，不适合用在破坏行为定位方面。
- 干涉型>>①原理：当光纤受到外界环境参数扰动时，光线中激光相位信息会发生变化，通过构造光纤干涉结构，光信号相位的变化能够转化成激光强度的变化。在光电探测器的光电转换之后，通过数字信号处理技术完成对信号相位分析。②由于干涉式传感系统的巨大前景，已有多种不同结构的干涉光路结构：单个萨格奈克结构（Sagnac）、单个迈克尔逊（Michelson）结构、单个马赫增德尔（Mach-Zehnder）结构，以及三者中两两组合的干涉结构。
几种典型的定位技术
- 双Sagnac结构：具有不同频率的两个光源，通过波分复用技术分离出两个不同的萨格奈克干涉光路。最终通过计算两个输出信号的比率来获得振动发生位置。由于必须对延迟光纤进行隔离，避免其因受环境噪声而引起测量误差；另外，环形结构使得该方法在长距离输送管道的检测中受到限制。
- 萨格奈克与马赫增德尔组成的混合干涉结构:该结构中振动发生的位置由计算萨格奈克干涉仪的输出信号获得，而马赫增德尔干涉仪的使用是为了提高系统的灵敏度。这种结构由于结构过于复杂，光路过长，造成光纤相位信号的传输时间的滞后，在长距离测量中，误差较大，所以不适合长距离监测；另外，该系统无法消除偏振衰落现象。
- Sagnac－Michelson混合干涉结构：要对萨格奈克结构部分的光纤进行隔离屏蔽，同时无法避免偏振衰落，导致该结构在长距离检测的可靠性较差。
- 双马赫增德尔光纤干涉结构：该结构不要求解调出干涉信号绝对相位，并且光纤不需要屏蔽，定位较为精确；但衰落的问题仍然没有得到很好的解决
1.2.2 相位解调技术研究现状
光纤传感器的分类：强度检测型、相位检测型、波长检测型；
- 相位检测型因为其灵敏度高与稳定性好的特点备受青睐
- 研宄发现发现光波以光纤中的某个正弦波的形式传播。外力作用会使光纤因长度、折射率等特性的变化导致正弦波相位的变化。
- 但是直接测量相位信号会又会产生随机的漂移，并且相位信号中常含有直流分量，因此会引入较大的误差；另外目前设备很难直接探测到光波的相位变化。
- 光纤干涉仪通过特殊光路的千涉效应把相位改变转换成激光强度的变化，并通过光电探测器完成光电转换，再来完成电信号的采集。
- 而求解光纤信号相位的方法就称作相位解调算法。我们需要从检测信号失真度、测量灵敏度、动态范围等方面，考虑选择不同的解调算法。
- 如今相对广泛使用的主要是外差解调和零差解调。虽然外差解调相位灵敏度恒定，并且能够避免1/f 噪声影响，但是要用到移频元件，使得系统的复杂程度增加，不能与光纤系统很好地耦合，因此现有的干涉光纤传感技术大多采用零差解调
- 零差解调方法能够进一步分为无源零差和有源零差。
- 基于３ｘ３耦合器的解调方法是无源零差解调的一种，该方法要求３ｘ３耦合器理想均分，如果无法保证任何两路信号之间有１２０°的相位差，解调结果将产生较大的谐波失真。但是该算法无需用到载波调制，节省了硬件开支。
- 相位生成载波技术（Phase Generated Carrier，PGC）属于有源零差解调，在Mach-Zehnder光纤干涉传感系统中应用，完成了对光纤水听器的相位信息解调。PGC算法的基本原理是混频处理测量信号和调制波信号，然后依次经过低通滤波器，三角函数数学计算，通过带通滤波或高通滤波最后得到被测相位。该算法复杂度较小，便于硬件电路化。但该方法工作的动态范围受制于载波调制信号。由于该方法实现简单，实时性强，稳定性好等特点，相位生成载波算法在光纤相位传感器中得到广泛应用。
背景噪声和信号偏振衰落也是制约信号解调精度的重要方面。
- 如若背景噪声足够强，那么有用信号将淹没在其中。因而提出有效的抑止或消除的噪声的方法也是信号解调的重要前提。减噪方法很多，可采用声音隔离、恒温控制等设备以减少环境影响，或采用增加硬件来减弱特定传感结构的固有噪声；软件方面能够采用有数据平滑、数字滤波、时频变换等措施。
一个关键问题：
- 由于保偏光纤和保偏器件过于昂贵，传感光纤通常选择价格低廉的单模光纤。单模光纤的双折射效应使输出干涉条纹可见度随机衰减，可能引起信号解调失真或者根本无法探测到信号１％。一般有两种方法来减弱偏振衰落：
- 第一种是利用偏振控制器实时调节，使两相干光偏振态尽可能一致，但控制算法通常十分复杂，况且长距离传输中的环境因素诱发的双折射愈加复杂，由此限制了该方法的可靠性和实时性；
- 还有一种是利用Faraday旋转镜来双折射补偿，不仅结构复杂，增加了硬件开支，而且不能绝对消除信号衰落，又可能导致干涉对比度下降进而对信号探测造成不良影响。
- 综上，选择合适的信号滤波算法和偏振处理方法是课题解决的关键问题。
1.3 研究目的和主要内容
通过对光纤传感干涉仪的结构分析及其去噪、解调算法的研宄，实现了光纤系统对振动信号的精确解调。
- 绪论：简要介绍了光纤传感技术和解调技术的基本思路及应用，总结了光纤传感干涉仪的结构种类和应用现状，介绍了光纤传感技术和相位解调技术的发展情况。
- 干涉型光纤传感结构的选择：首先，对千涉型光纤传感结构的光波干涉原理进行理论分析和实验对比，提出了对马赫增德尔干涉仪的结构改进。而后详细介绍了采用该干涉结构的基本思路。
- Mach-Zehnder光纤传感系统特性研究：本章对分布式光纤传感器噪声特性和光路稳定性进行了分析研宄，对系统噪声特性和偏振衰落进行了建模和仿真，仿真结果验证了本文关于把偏振衰落当做噪声处理的假设，有利于根据这一假设对系统噪声和偏振衰落现象提出软件处理方案。
- 光纤干涉仪相位解调技术研宄：本章分析研宄了分布式光纤传感器的相位解调。分析了相位生成载波解调技术和３ｘ３耦合器解调方法的实现过程，通过实验仿真对比了上述两种解调方法每一种的优缺点。针对这两种方法目前存在的缺陷，提出了基于椭圆拟合的３ｘ３耦合器解调算法，分析证明了该方法的实现途径，针对偏振衰落对椭圆拟合结果进行了仿真，指出椭圆拟合的关键是如何准确获取椭圆的外部轮廓。
- 光纤传感干涉仪信号处理方法：本章深入分析了分布式光纤传感系统的的噪声处理和偏振衰落处理。通过对比小波分解重构方法和传统形态学去噪方法，发现了上述方法在偏振衰落处理上的缺陷，提出了基于椭圆插值滤波的形态学偏振处理方法，提高了系统的测量稳定性与解调的精度。
- 系统信号处理方案设计：简要介绍了系统实验结构的搭建与采用的编程环境，通过对原始数据的数据采集、降噪处理、信号解调来进行实验验证，最后对振动实验结果进行分析，证明了形态学滤波方法对提高解调精度的有效性。
- 总结与展望
二、干涉型光纤传感结构的选择
分布式光纤干涉仪是目前应用最广泛的光纤传感结构。
2.1 Michelson干涉型光纤传感器
结构：
2.2 Sagnac干涉型光纤传感器
2.3 Mach-Zehnder干涉型光纤传感器（重点）
其核心是两个稱合器。
仅仅一个Mach-Zehnder干涉结构是不能利用相关运算来求取两路信号时间差值的，所以也就无法实现振动信号的定位。但是通过构建双Mach-Zehnder能够弥补这一缺陷：
双Mach-Zehnder干涉结构在远距离测量时，灵敏度高，光纤信号衰减较少。
三、Mach-Zehnder光纤传感系统特性研究
3.1 系统噪声特性分析
3.1.1 光源噪声的分析及抑制
1、光源的选择：
- 光源的噪声在很大程度上影响了光纤干涉传感器的性能。光源的噪声主要是光源相位噪声。在对于光程差较大光源线宽很大的千涉型结构中，干涉测量系统是通过将传输光相位转化为光强信号的变化，进而来解调的。因为光源的相位噪声严重限制了能够探测到的最小信号相位。故此光源一般要求线宽越窄越好，频率越单一越好。因此光源线宽是选择激光器的重要参考因素。
2、光源线宽的选择：
3、激光器的选择：
- 使用相干特性较好的激光器能够很好的减弱光源相位噪声。需要重点考虑激光器线宽、频率稳定性和设计成本等方面。本论文中所采用的光源是万硕公司生产的型号为ＷＳ－ＬＴ３０００－Ｉ直调光发射机，这是一种的超窄线宽DFB激光器，中心波长为1550nm，传输距离为40ｋｍ，它的线宽小于10ｋＨｚ，大大降低了光源相位噪声对系统分辨率的影响。它的工作电流为40ｍＡ，激光器内部集成了制冷控制电路，能够降低器件发热对光源的影响。
3.1.2 电路噪声分析及抑制
电路噪声的来源：
- 由于干涉型光纤传感器的一般采用光电探测器将光强信号转换成电流信号，然后才能通过采样得到原始数据，因此电路噪声也是系统噪声的重要来源。
光电探测器的噪声能够分为热噪声、散粒噪声两类：
- 热噪声
由于导体中载流子的无规则热运动导致了电流偏离平均值变化，进而导致电阻上的电压的变化，最终形成热噪声。任何电阻性元件中都存在一定程度的热噪声，由于它含有各种频率成分，因此也可视为白噪声。由于该系统中使用的光源ＷＳ－ＬＴ３０００－Ｉ直接调谐光发射器集成了激光器内部的冷却控制电路。工作电流为４０ｍＡ，能够降低器件发热对光源的影响。 - 电路降噪
降低电路系统的噪声的手段主要有选用品质优良的电学器件、优化ＰＣＢ电路板的线路布置等 - 散粒噪声
散粒噪声也常见于电子和光电器件。二极管、晶体管和电子管中的电流能够看做是其中载流子的电流脉冲的叠加。散粒噪声产生的原因在于载流子随性地相互独立地通过势垒。通常激光器和光电探测器的散粒噪声都较小，并且功率谱密度与频率没有数学关系，所以都能够认为是白噪声。
两类噪声服从高斯分布：
- 本文系统使用双Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉结构。在没有施加外界扰动的情况下，得到的原始信号的信息特征如下图３－１到图３－３所示，从图中能够看出，噪声数据的概率密度分布近似于高斯分布，其相关性非常微弱，对噪声做ＦＦＴ变化后能够看到其频谱非常平坦。所以热噪声和散粒噪声都能够被视为是一种高斯白噪声。后续本文提出形态学滤波的方法去除白噪声对信号解调的影响。
3.2 系统光路稳定性研究
单模光纤维持偏振态存在问题：
- 由光波干涉原理可知，当两束光频率相同，相位差保持稳定，并且振动方向相同吋，才能发生干涉。对于单一光源的光纤干涉系统，只有在两路干涉光的偏振方向一致时，才能够发生干涉现象。
- 目前常用的光纤信号解调算法基本都是假设两路相干光为同向偏振光的前提下得出的。在分布式传感系统中，通常传感光纤长达数十千米。保偏光纤和其他保偏器件在一定程度上能够减弱光纤的偏振变化，但由于硬件成本太高，不适合广泛应用，因而大多数传感系统一般采用普通单模光纤作为传感光纤。
- 实际应用中，线偏振光在单模光纤中传输时，因为光纤弯折等随机因素很容易引起光波偏振状态的改变。光波的偏振退化将会使干涉条纹的可见度降低，探测到的光波信号的幅度会变小，如果两束光的偏振态恰恰正交，那么干涉条纹消失不见，相位信息的解调也就无从谈起。
- 因此，本文将重点分析单模光纤偏振特性对信号解调系统的影响
3.2.1 单模光纤的偏振特性
单模光纤的双折射效应：
偏振光的不同状态：
综上阐述，双折射特性导致激光偏振态改变，并且难以预测，因此有必要采用合适的方法分析单模光纤偏振对整个光纤传感系统的影响。
3.2.2 系统光传输的简化模型
本文采用琼斯矩阵法来分析系统的偏振情况。出于模型简化的需要，本文假设光纤为无双折射的理想均匀光纤，从而将分布在光纤全长上的双折射效应等效为双折射元件Ｂ。由于马赫增德尔２条干涉光纤长度相等，它们相当于双折射元件B1和B2表示。那么该系统的偏振光路能够表示成如图3-6所示。
3.3.3 系统偏振衰落的分析和仿真
- 在单模光纤中传输较长距离后，由光源发出的线偏光及会退偏为椭圆偏振
- 光偏振态退化使得干涉输出可见度和理想线偏光干涉输出可见度的振幅不一致
- 马赫增德尔干涉仪输出的含噪声干涉信号：
- 采样频率设置为２０ｋＨｚ，设置采样点数为４００００：
- 偏振幅度衰落程度越深，交变信号幅值越小，再叠加相位噪声电路噪声的影响，得到上述信号波形。经过与实际采样数据图３－１２对比可知，偏振衰落对信号的影响符合本文把偏振衰落当做噪声处理的假设。
四、光纤干涉仪相位解调技术研究
信号解调技术的必要性：干涉仪输出的光强信号与外部振动信号引起的相位差是非线性的关系。所以不能够直接由探测器的探测信号获取振动信号的相位变化，而是需要采用信号解调技术还原出扰动信号的相位信息，从而获取引起相位变化的振动信号。
几种相位解调算法：
4.1 外差解调法
- 经典外差法：
- 合成外差法：
4.2 零差解调技术
分类：主动零差法和被动零差法。
- 主动零差法：通过使用相位调制器主动调节干涉仪臂长的方法叫做主动零差法，即改变参考光纤的长度以获得信号相位差。常用的相位调制器是压电陶瓷（ＰＺＴ），当载波信号施加在压电陶瓷时，ＰＺＴ的电致伸缩效应将改变其上缠绕的光纤长度和光纤的折射率，最终，光波的相位差有规律地改变，从而实现相位调制的目的。常用方法有相位生成载波法（ＰＧＣ）。
- 被动零差法：通过配置光路来达到改变耦合器偏置状态的目的，两路信号相位差动态变化引起干涉仪两个信号光强的变化。由于千涉仪的工作点不受控制，系统灵敏度是被动的，不可调节。被动零差法也有很多应用，例如基于３Ｘ３耦合器的解调方法。
4.2.1 相位生成载波法
- 定义：相位生成载波法（ＰＧＣ）是引入载波频率调制信号以将外界干扰的影响转换为调制信号的影响。
- 经实验发现环境噪声一般是低频噪声，故相位生成载波解调算法在消除由环境噪声导致的信号漂移方面效果显著。
- 载波信号通常采用外部调制或光源内部调制来实现。由于系统中的光源频率不可调，所以本文主要讨论外调制方式的ＰＧＣ解调。
- 分类：相位生成载波法主要有微分交叉相乘（ＰＧＣ－ＤＣＭ）和反正切解调算法（ＰＧＣ－Ａｒｃｔａｎ）两种实现方式。
- 缺陷：消除光强不稳定导致解调偏差和消除由调制深度变化导致的谐波失真是亟需解决的两个关键问题。
4.2.1.1 微分交叉相乘算法
微分交叉相乘算法是最为广泛使用的相位生成载波解调方法。其结构原理图如图４－１所示。首先干涉信号在传感器一臂被加载载波进行调制后，其次分别和调制载波的基频、二倍频进行混频，之后执行低通滤波、微分交叉相乘，然后积分、高通滤波，最终完成信号解调。
- 理论公式推导：
- 使用ＰＧＣ－ＤＣＭ算法来解调干扰信号
- 解调参数设置：
- 解调过程波形变换：
- 算法存在的缺陷：一是测量精度受到光源频率波动的影响，二是调制载波深度偏离理想值时极易导致谐波失真。
4.2.1.2 反正切解调算法
- 另一种PGC解调算法是反正切算法。解调结构如图４－５所示，能够看到ＰＧＣ－Ａｒｃｔａｎ的前部分处理与微分交叉相乘解调算法如出一辙。后半部分就是将微分交叉相乘计算替换为两路信号相除再反正切运算，最后同样通过高通滤波完成信号解调。相比于ＰＧＣ－ＤＣＭ算法，反正切法计算更为简化，提高了干涉信号相位解调的速率。
- 虽然这种ＰＧＣ解调算法计算简单，但是与ＰＧＣ微分交叉相乘方法一样，其解调精度受到调制载波深度Ｃ的影响。
4.2.2 3ｘ3光纤耦合器解调
- 3ｘ3耦合器解调的特点：是一种无源零差解调方法，其通过光路配置改变耦合器输出信号的偏置状态。因为其灵敏度是固定不变的，不能调节的，所以它又是一种被动解调方法。由于不需要压电陶瓷对参考臂信号进行调制，所以它比ＰＧＣ解调方法结构简单。该方法不仅不需要调节光源频率，还降低了光源频率变化诱发的相位噪声，故而光源的相千长度不必要求很长，从光源器件选型上考虑节省了系统的硬件开支。
- 光纤耦合器的工作特点：是实现光信号功率分配和组合的光器件，能够将激光束分成多个光束并通过多个光纤来传输。还能够把多个光束信号耦合在一起。为了使耦合器分光产生的干涉光干涉输出效果最佳，所以两个耦合器应具有相同的每个端口的输出功率。
- ２ｘ２耦合器和３ｘ３耦合器：都能够把光分束成顺、逆时针方向相同的两束。如果光纤某处有外界振动，那么两个方向的传输光就会产生相位差，再次返回耦合器时，因为光程相等而产生干涉现象。２ｘ２耦合器使这两束光波间产生１８０。相位差。３ｘ３耦合器使方向相反的这两束光波间产生１２０°的相位差
- 对称３ｘ３耦合器解调示意图:
- 对称３ｘ３耦合器解调的缺点：
从上述原理中能够看到，３ｘ３耦合器解调要求外界振动信号达到干涉仪满幅才可进行直流补偿和数据归一化处理。因此该方法对微弱信号不能精确解调，从而可能引发对扰动信息的误判。此外，３ｘ３耦合器很难绝对对称，也就是说首先就要准确地计算系统初始相位，增加了算法的复杂性。
- 模拟３ｘ３耦合器解调过程：
4.3 基于椭圆拟合的３ｘ３耦合器解调
提出了基于椭圆拟合的３ｘ３耦合器解调算法，分析证明了该方法的实现途径，相比于ＰＧＣ解调，不需要压电陶瓷调制载波和滤波器，降低丫成本；克服了传统３Ｘ３耦合器的解调方案中耦合器分光比不一致导致解调信号失真的缺点；针对偏振衰落对椭圆拟合结果进行了仿真，指出椭圆拟合的关键是如何准确获取椭圆的外部轮廓。
五、光纤传感干涉仪信号处理方法
5.1 小波去噪
略（老生常谈）
5.2 形态学去噪
1、优点：
- 数学形态学在诸如抑制噪声，形状识别和边缘检测的图像处理中效果显著。因为数学形态学结构简单、运算速度较快，在抑制噪声和其它无关干扰更具有针对性，所以在信号实时处理方面相比其他去噪方法有一定优势。因此，多年来，数学形态学也被广泛应用于一维信号中的噪声处理。
2、大致步骤：
- 虑到Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图像是二维图像，故本节尝试运州图形处理屮的边缘检测算法先提取椭圆的外轮廓曲线，然后进行数值估计，再获得较理想的椭圆系数，最后相位还原来减弱噪声导致的信号解调失真。
5.2.1 形态学基本原理
1、定义：使用形态结构元素处理图像的数学工具被称为数学形态学，即为了达到图像分析和图像识别的目的，采用具有特定形状和尺寸的结构元素去比较测量和提取图像中的对应形状。
2、两种基本运算：它通常有膨胀、腐蚀两个基本运算组成，根据它们的运用顺序不同又组成了开启和闭合两个不同运算。开运算为先腐蚀，后膨胀。闭运算为先膨胀，后腐蚀。开启和闭合通常使用同一个结构元素，这两者在二值图像处理中拥有不同的优势。选择正确的运算和结构元素对于特定的图像处理目的至关重要。
3、基本概念：
- 结构元素：在形态运算中，能够用数字信号处理中的滤波窗函数通俗地类比结构元素。形态学滤波时，先由结构元素对原始信号进行比对，待处理信号中与选择的结构元素的形状、尺－十和匹配的成分将会保留，否则将会被滤波。
- 膨胀：令结构元素集合为Ｂ，假设被研宄的对象集合Ｘ，膨胀结果为Ｓ那么膨胀的数学表达式如下：
；映射到Ｘ集合的范围内的Ｂ集合中的某一个点将被设置成黑色区域的一部分。对于集合Ｘ来说，膨胀运算是对它的集合的外边界的按照集合Ｂ的形状和尺寸进行形态拓展。 - 腐蚀：令结构元素集合为Ｂ，用集合Ｘ表示被分析和处理的对象，用Ｓ来表示腐蚀处理得到的结果，所以膨胀运算的数学表达式能够表示为如下：
；映射到Ｘ集合的范围内的Ｂ集合中的所有的点将被保留，不在Ｘ集合的范围内的将被除去。如果要消除对象的边界点，则需要使用腐蚀操作。
5.2.2 传统数学形态学的偏振处理
5.2.3 基于形态学滤波的偏振信号处理
5.3 基于形态学滤波的偏振信号处理
-
直方图去噪的优点和大致工作过程：
5.3.1 直方图去噪
- 降采样：为了实现系统定位，在采集数据时通常采样频率达到几ＭＨｚ，采样点数为几百ｋ个数据点，由于数据量过大，运算速度慢，数据运算实时性差，所以在处理数据前首先要进行降采样。又因为我们直方图去噪的目的在于利用少量的采样数据，制作形态学滤波的模板，所以降采样也有利于提高运行效率。该系统通常将采样频率设置为４ＭＨｚ，采样点数为4000000，因此我们将降采样设置为100倍。
降采样后的数据处理：由于Lissajous图形是二维图形，而对准确解调有效的数据主要分布在椭圆外部轮廓上。通过将降采样多次设置为１００倍，即采样点数为４０００，得到如图５－１０所示的Lissajous图形，能够看到椭圆内部的点出现频率较低，呈现不连续分布，又因为Lissajous图像是二维图像，所以我们能够把二维图像进行二维栅格化，然后设置统计直方图中像素点的出现频次的阈值，去除数据中出现频次低的像素点，当某像素点出现频次大于３次时，我们认为该像素点为椭圆边缘上的点，得到新的x1、y1，否则，我们认为该像素点为噪声点，并进行去除，从而完成对信号进行初步去噪。
5.3.2 邻域阈值法去噪
5.3.3 构建椭圆滤波模板
5.3.4 模板滤波
1、原始数据的选取
2、上、下包络线的求取
3、利用模板滤波
4、反解椭圆系数
5.4 本章小结
本章对文中采用的分布式光纤传感系统的的噪声处理和偏振衰落处理进行了深入的分析，通过对比小波分解重构方法和传统形态学去噪方法，发现了上述方法在偏振衰落处理上的缺陷，提出了基于椭圆插值滤波的形态学偏振处理方法，对这一方法进行了详尽描述，并结合实验数据和图像证明了该方法的有效性。
六、系统信号处理方案设计
6.1 系统结构搭建
6.2 实验设计和分析
因为ＬａｂＶＩＥＷ能强大，编程简单，所以本文使用该软件作为上位机。但ＬａｂＶＩＥＷ不适合实现大量的数据计算。又因为ＭＡＴＬＡＢ软件工具箱函数众多、算法库可靠，所以对于数据处理工作由ＭＡＴＬＡＢ完成。
6.2.1 系统程序总体设计
6.2.2 数据采集
6.2.3 降噪和偏振处理
6.2.4 信号解调
7.2 不足
