DBR光纖激光拍頻結合BP神經網絡的溫度傳感研究.pdf

1、近年來，光纖光柵傳感技術在各個領域有廣泛的應用，如環(huán)境、農業(yè)、地質探測、太空等，其傳感解調方法一直是人們關注的焦點。普遍商用的方法是采用光纖F-P腔掃描等光干涉解調，這些方法技術復雜，成本較高。為降低系統(tǒng)成本，人們提出了外差式解調的方法。這一技術普遍采用分布反饋Bragg光纖激光器(DFB)結構，利用其雙折射在探測器上形成的拍頻實現(xiàn)傳感解調。該方法中，實現(xiàn)穩(wěn)定的拍頻需要較復雜的技術。繼而，人們提出采用分布反射激光器(DBR)結構，利用光

2、纖激光器的腔長變化所形成的多縱模拍頻實現(xiàn)傳感解調。
　　本文提出了一種實現(xiàn)光纖光柵溫度傳感解調的方法，通過測量激光拍頻得出，同時對測量的溫度傳感數(shù)據進行優(yōu)化用所構建的三層BP神經網絡模型。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，測量激光器拍頻隨傳感光柵溫度的變化實現(xiàn)溫度傳感。在之前的傳感解調系統(tǒng)中，我們往往以啁啾光纖光柵(CFBG)的時延特性做為參照標準，假設啁啾光纖光柵(CFBG

3、)具有理想的線性時延，然而在實際應用中，由于制作工藝的限制，啁啾光纖光柵(CFBG)時延并非完全線性，且存在抖動。按照線性時延處理測試結果，存在明顯的系統(tǒng)誤差。因此在測量前應根據系統(tǒng)中所使用啁啾光纖光柵(CFBG)的具體時延特性曲線標定相應的拍頻頻率以降低該系統(tǒng)誤差。溫度測量誤差是由啁啾光纖光柵(CFBG)非線性時延及時延抖動本身的特性引起的，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。
　　BP神經網絡算法具有良好

4、的容錯和非線性映射能力，可逼近任意非線性函數(shù)，解決復雜參量之間的非線性對應關系[1]。利用BP神經網絡算法搭建了三層BP神經網絡模型，實驗中，重復測量10次，得到10組拍頻頻率/溫度數(shù)據。將所測頻率數(shù)據中的9組確定為訓練校正集，然后作為網絡輸入值送入所建模型的輸入層，而輸出值為相對應的實際溫度值，對網絡參數(shù)值進行訓練，最終使參數(shù)值達到最佳網絡結構。用剩下的一組作為測試樣本集進行檢驗，此組數(shù)據的溫度靈敏度和相關系數(shù)分別為37.89KHz/