【技术实现步骤摘要】
一种基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法
本专利技术涉及长周期光纤光栅应变传感领域，特别是涉及基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法。
技术介绍
长周期光纤光栅是利用紫外光照射周期振幅掩模板对载氢掺锗光纤曝光导致光纤纤芯折射率周期性调制而形成。长周期光纤光栅能将纤芯模耦合到同向传输的包层模中，引起特定波长传输损耗，拥有极低的后向反射、全兼容于光纤和低插入损耗等优点，在光纤通信领域得到广泛的应用，例如：温度、应力、气体浓度、折射率、带阻滤波、增益平坦和系统调节等。应力是工程应用中重要的基本检测参数之一，例如：钢轨应力、带钢应力、建筑结构动态受载情况等，对应力的测量都有着广泛地应用。长周期光纤光栅应变传感器的工作原理是基于长周期光纤光栅在应力等物理参数作用下发生的谐振波长位移，但是环境参量的改变导致长周期光纤光栅的波长漂移很小，在实际测量中会增大测量误差。在一定的轴向应力范围内，长周期光纤光栅透射光谱的谐振波长与轴向应力呈周期性变化的关系，当轴向应力施加至一定程度后，谐振波长将产生过拟合现象，谐振波长随轴向...
【技术保护点】
1.基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法，具体步骤如下，其特征在于,/n步骤1：搭建长周期光纤光栅轴向应力测量实验平台，通过实验平台检测样件在不同轴向应力作用下的长周期光纤光栅的透射光谱，并对采集的数据进行预处理；/n步骤2：提取样件透射光谱的谐振波长特征，并建立训练样本集；/n步骤3：通过训练样本集训练随机森林模型，将训练样本集中的谐振波长作为模型输入，样件的轴向应力作为输出，训练随机森林模型；/n步骤4：使用实验平台测量被测样件的透射光谱，提取被测样件的谐振波长特征，并将特征输入到随机森林模型中，随机森林模型最终输出被测样件的轴向应力。/n
【技术特征摘要】
1.基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法，具体步骤如下，其特征在于,
步骤1：搭建长周期光纤光栅轴向应力测量实验平台，通过实验平台检测样件在不同轴向应力作用下的长周期光纤光栅的透射光谱，并对采集的数据进行预处理；
步骤2：提取样件透射光谱的谐振波长特征，并建立训练样本集；
步骤3：通过训练样本集训练随机森林模型，将训练样本集中的谐振波长作为模型输入，样件的轴向应力作为输出，训练随机森林模型；
步骤4：使用实验平台测量被测样件的透射光谱，提取被测样件的谐振波长特征，并将特征输入到随机森林模型中，随机森林模型最终输出被测样件的轴向应力。
2.根据权利要求1基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法，其特征在于；步骤1中长周期光纤光栅轴向应力测量实验平台描述如下：
实验平台由长周期光纤光栅传感器、拉伸机、Agilent83437A宽带光源和横河AQ6317C光谱仪等组成；平台可通过拉伸机对被测样件施加不同的轴向应力，通过长周期光纤光栅传感器检测被测样件的透射光谱。
3.根据权利要求1基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法，其特征在于；步骤2中提取透射光谱的谐振波长特征如下：
长周期光纤光栅是将前向传输的纤芯基模耦合至同向传输的n阶包层模中，可将谐振波长λm作为透射光谱特征
其中Λ为光栅周期，是纤芯基膜的有效折射率，是一阶m次包层模有效折射率。
4.根据权利要求1基于随机森林的长周期光纤光栅轴向应力估计方法，其特征在于；步骤3中使用训练样本训练随机森林模型具体如下：
对训练样本进行k折交叉验证，k取10，即每次随机取训练样本的十分之九训练随机森林模型，剩下的十分之一样本用来...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡兴柳，司海飞，方挺，王彦，沈浩，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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