面向光纤光栅传感线性拟合度的PSO-GPR算法OA北大核心CSTPCD

【目的】为了提高光纤布拉格光栅(FBG)传感系统中反射光谱中心波长与外部环境变量之间的线性拟合度,文章提出了使用粒子群优化的高斯过程回归模型应用于FBG应力传感领域。【方法】针对FBG的反射光谱特性,文章研究了对于FBG传感系统在光谱拟合中线性拟合度的影响,通过粒子群算法去寻找高斯过程回归模型中的最优超参数以提升对反射光谱中心波长的预测性能。文章搭建了FBG应力传感实验平台,将FBG铺设在强度梁上,在等强度梁一端施加不同重量的砝码对FBG产生轴向应变,通过光谱仪采集反射光谱数据并使用文章所提模型进行线性拟合分析处理,将未优化的高斯过程回归模型、最大值法、高斯拟合法和质心法得到的结果作为对照组。【结果】结果表明,在掺铒光纤放大器输出功率为10 dBm、传输光纤距离为50 m、光谱仪采样点个数为501的条件下,反射光谱中心波长与砝码重量之间的线性拟合度均优于对照组,文章所提模型的线性拟合度最高能达到0.9519,相较于对照组均有所提升。在501、251、167和126点的光谱采样点条件下,文章所提模型能将系统的线性拟合度提升到0.9900,相较于最大值法最大提升了0.2587。【结论】分析结果表明,使用粒子群优化的高斯过程回归模型能够有效提高FBG应力传感系统的线性拟合度。