基于粒子群模拟退火算法的光纤光栅复用解调技术的研究

发布时间：2017-10-11 14:50

  本文关键词：基于粒子群模拟退火算法的光纤光栅复用解调技术的研究

  更多相关文章： 复用网络 解调识别 光谱形状复用技术 布拉格光栅 粒子群模拟退火算法

【摘要】：随着光纤传感技术的不断发展,各种新型光纤传感器被开发出来。光纤布拉格光栅(FBG)具有抗电磁干扰、体积小、质量轻、耐腐蚀、易于实现网络复用等优点,其中实现网络复用是FBG的突出优点。对复用传感网络的解调识别是目前需要突破的一大难点。波分复用和时分复用技术采用的峰值检测方法限制可复用光栅的数量,当FBG光谱发生重叠时,该方法会引起串扰而影响解调结果。本文利用粒子群模拟退火算法对光谱形状复用技术形成的传感网络进行解调识别。在理论上,利用粒子群模拟退火算法实现对二个、三个和四个光栅光谱部分重叠及完全重叠识别的理论仿真。同时对温度、应变复用传感网络中的FBG重叠光谱进行了识别。具体进行的研究工作如下所述:首先,介绍光纤光栅的发展历程及国内外现状,阐述光纤光栅的传感特性在传感领域的应用。其次,研究布拉格光栅的传感特性,介绍FBG传感器常见的几种解调技术和复用方法,并详细的分析了其原理。再次,深入研究粒子群和模拟退火算法的原理和实现过程,详细分析两种算法的优缺点,将两种算法结合起来形成新的粒子群模拟退火算法;系统的研究光谱形状复用技术的原理,利用粒子群模拟退火算法实现对光谱形状复用网络的解调识别。最后,在理论上实现粒子群模拟退火算法对复用不同数量光栅系统的重叠光谱的识别,同时搭建FBG温度、应变复用传感实验系统,实现粒子群模拟退火算法对温度、应变传感复用的解调识别。
【关键词】：复用网络 解调识别 光谱形状复用技术 布拉格光栅 粒子群模拟退火算法
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212;TP18
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 光纤光栅传感技术的国内外现状和应用11-14
• 1.2.1 国内外现状11-12
• 1.2.2 光纤光栅传感器的应用12-14
• 1.3 课题研究背景及意义14-15
• 1.4 本文的主要内容和章节安排15-16
• 第2章 光纤光栅传感解调与复用技术16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 FBG传感原理16-18
• 2.2.1 FBG的耦合模理论16-17
• 2.2.2 FBG的传感特性分析17-18
• 2.3 FBG传感器的解调技术18-22
• 2.3.1 边缘滤波法18-20
• 2.3.2 可调谐法布里—珀罗滤波器解调法20-21
• 2.3.3 非平衡马赫-增德尔(Mach-Zehnder)光纤干涉仪解调法21
• 2.3.4 匹配光栅滤波法21-22
• 2.4 FBG传感网络的复用技术22-25
• 2.4.1 波分复用技术22-23
• 2.4.2 时分复用技术23-24
• 2.4.3 空分复用技术24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 模拟退火算法与粒子群算法的研究26-33
• 3.1 引言26
• 3.2 模拟退火算法概述26-29
• 3.2.1 模拟退火算法的原理26-27
• 3.2.2 模拟退火算法的具体实现过程27-28
• 3.2.3 模拟退火算法的优缺点28-29
• 3.3 粒子群算法概述29-31
• 3.3.1 粒子群算法的原理29-30
• 3.3.2 粒子群算法的具体实现过程及优缺点30-31
• 3.4 粒子群模拟退火算法31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 基于PSO-SA的光谱形状复用技术的理论研究33-42
• 4.1 引言33
• 4.2 光谱形状复用原理及PSO-SA原理33-36
• 4.2.1 光谱形状复用原理33-34
• 4.2.2 PSO-SA算法的基本原理34-36
• 4.3 理论仿真与数值计算36-41
• 4.3.1 两个FBG重叠复用的理论仿真36-38
• 4.3.2 三个FBG重叠复用的理论仿真38-39
• 4.3.3 四个FBG重叠复用的理论仿真39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 基于PSO-SA的温度与应变传感复用系统的解调42-55
• 5.1 引言42
• 5.2 温度传感复用系统的解调42-49
• 5.2.1 FBG的温度传感原理42-43
• 5.2.2 FBG温度传感器的封装43-45
• 5.2.3 FBG温度传感复用系统的搭建45-46
• 5.2.4 基于PSO-SA的温度传感复用系统的解调46-49
• 5.3 应变复用传感系统的解调49-54
• 5.3.1 FBG的应变传感原理49-51
• 5.3.2 FBG应变复用传感系统的搭建51-52
• 5.3.3 基于PSO-SA的应变复用传感系统的解调52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果61-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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