DBR光纖激光拍頻結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度傳感研究.pdf

1、近年來，光纖光柵傳感技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如環(huán)境、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)探測(cè)、太空等，其傳感解調(diào)方法一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。普遍商用的方法是采用光纖F-P腔掃描等光干涉解調(diào)，這些方法技術(shù)復(fù)雜，成本較高。為降低系統(tǒng)成本，人們提出了外差式解調(diào)的方法。這一技術(shù)普遍采用分布反饋Bragg光纖激光器(DFB)結(jié)構(gòu)，利用其雙折射在探測(cè)器上形成的拍頻實(shí)現(xiàn)傳感解調(diào)。該方法中，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的拍頻需要較復(fù)雜的技術(shù)。繼而，人們提出采用分布反射激光器(DBR)結(jié)構(gòu)，利用光

2、纖激光器的腔長(zhǎng)變化所形成的多縱模拍頻實(shí)現(xiàn)傳感解調(diào)。
　　本文提出了一種實(shí)現(xiàn)光纖光柵溫度傳感解調(diào)的方法，通過測(cè)量激光拍頻得出，同時(shí)對(duì)測(cè)量的溫度傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化用所構(gòu)建的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。該方法分別采用線性啁啾光柵(CFBG)和傳感光纖光柵(FBG)作為光纖激光系統(tǒng)的反饋腔鏡，測(cè)量激光器拍頻隨傳感光柵溫度的變化實(shí)現(xiàn)溫度傳感。在之前的傳感解調(diào)系統(tǒng)中，我們往往以啁啾光纖光柵(CFBG)的時(shí)延特性做為參照標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)啁啾光纖光柵(CFBG

3、)具有理想的線性時(shí)延，然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于制作工藝的限制，啁啾光纖光柵(CFBG)時(shí)延并非完全線性，且存在抖動(dòng)。按照線性時(shí)延處理測(cè)試結(jié)果，存在明顯的系統(tǒng)誤差。因此在測(cè)量前應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中所使用啁啾光纖光柵(CFBG)的具體時(shí)延特性曲線標(biāo)定相應(yīng)的拍頻頻率以降低該系統(tǒng)誤差。溫度測(cè)量誤差是由啁啾光纖光柵(CFBG)非線性時(shí)延及時(shí)延抖動(dòng)本身的特性引起的，為了使誤差更小，我們需要選擇一種算法來處理所得的溫度數(shù)據(jù)。
　　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具有良好

4、的容錯(cuò)和非線性映射能力，可逼近任意非線性函數(shù)，解決復(fù)雜參量之間的非線性對(duì)應(yīng)關(guān)系[1]。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法搭建了三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)驗(yàn)中，重復(fù)測(cè)量10次，得到10組拍頻頻率/溫度數(shù)據(jù)。將所測(cè)頻率數(shù)據(jù)中的9組確定為訓(xùn)練校正集，然后作為網(wǎng)絡(luò)輸入值送入所建模型的輸入層，而輸出值為相對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度值，對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值進(jìn)行訓(xùn)練，最終使參數(shù)值達(dá)到最佳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。用剩下的一組作為測(cè)試樣本集進(jìn)行檢驗(yàn)，此組數(shù)據(jù)的溫度靈敏度和相關(guān)系數(shù)分別為37.89KHz/