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基于差分进化算法的光纤布拉格光栅横向局部应力与温度分离技术
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:仪器仪表学报
  • 时间:2014.9.15
  • 页码:2102-2108
  • 分类:TN29[电子电信—物理电子学] TH74[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]厦门大学信息科学与技术学院,厦门361005, [2]新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院 新加坡639798
  • 相关基金:国家自然科学基金(11201391)资助
  • 相关项目:基于实例空间压缩的minsum目标的平行机在线排序研究
中文摘要:

鉴于横向应力和温度对光纤布拉格光栅的交感耦合呈现非线性关系,将横向局部应力与温度的交感问题转化为非线性系统参数辨识问题:首先根据光纤布拉格光栅横向应力与温度的传感原理构造一个理论意义上的反射光谱,然后利用理论光谱和采样光谱之间的差异度建立系统参数辨识模型,通过差分进化算法对该优化辨识模型进行求解,最终实现横向局部应力与温度的同时测量.实验和仿真结果表明,本文提出的方法具有较高的辨识精度,得到的横向应力误差绝对值一般小于4.0×10-3N,温度误差绝对值一般小于3.0×10-3℃,传感器对温度的灵敏度为11.7 pm/℃.该方法能够解决光纤布拉格光栅横向局部应力和温度的交叉敏感问题,提升光纤布拉格光栅传感网络在实际工程中的传感精度.

英文摘要:

Considering that fiber Bragg grating (FBG) sensors are sensitive to both transverse stress and temperature simultaneously,which leads to the difficulty in the independent measurement of these two measurands,we transform this problem into nonlinear system pa rameter identification with identification parameters of temperature and stress.A theoretical reflection spectrum is first constructed based on the sensing principle of FBG transverse stress and temperature.Then a novel identification model is established based on the discrepancy between actual measured spectrum and the constructed spectrum.The differential evolution (DE) algorithm,a simple yet powerful evolutionary algorithm,is applied to solve the proposed model and obtain the appropriate values of temperature and stress simultaneously.Experiment and simulation results show that the measurement error of transverse stress is typically smaller than 4.0 × 10-3N and the measurement error of temperature is smaller than 3.0 × 10-3℃,the temperature sensitivity of the sensor is 11.7 pm/℃.The result indicates that the proposed approach is effective in discriminating the cross-sensitivity of FBGs,while maintaining high measurement accuracy.

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42481