一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，包括，将设计的光源感应器安装至改进的光纤传感器中，所述改进的光纤传感器采集传感器相关信息；预处理所述传感器相关信息，得到标签数据集合；基于麻雀搜索算法构建优化模型，导入所述标签数据集合进行优化求解，并输出计算结果；若所述输出计算结果为所述优化模型当前的全局最优位置，则所述改进的光纤传感器的优化效果越好。本发明专利技术通过添加光源感应器至改进的光纤传感器中，进行高频的瞬时频率计算，没有受到Bedrosian定理和Nuttall定理的限制，能够计算比较精确的瞬时频率，且误差较小；同时，利用麻雀搜索算法进行优化求解，提高了传感器参数的灵敏度。提高了传感器参数的灵敏度。提高了传感器参数的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法


[0001]本专利技术涉及非功能型光纤传感器检测精度优化的
，尤其涉及一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法。

技术介绍

[0002]在非功能型光纤传感器中，光纤不是敏感元件，它是利用在光纤的端面或在两根光纤中间放置透光材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化，这种情况下，光纤只是作为光的传输回路，所以也称作传输回路型光纤传感器。
[0003]为了得到较大光量和传输的光功率，非功能型光纤传感器使用的光纤主要是数值孔径和芯径大的阶跃型多模光纤，非功能型光纤传感器的特点是结构简单、可靠，便于推广应用，但灵敏度一般比功能型光纤传感器低、测量精度较差。
[0004]目前的相位调制型光纤传感器，由于光的频率很高，传感器不能够响应这样高的频率，也就是说，传感器不能跟踪以这样高的频率进行变化的瞬时值，因此，光波的相位变化是不能够直接被检测到的，为了检测光波的相位变化，就必须应用光学干涉测量技术将相位调制转换为振幅调制。
[0005]随着科学技术的快速发展，目前的光纤传感器的应用已经五花八门，种类繁多，然而，细究下来，功能却大同小异，由于较高成本的限制，许多优良的性能还未被研发推广，这使得现有光纤传感器存在较多的灵敏度、检测精度、传输性能较差的问题。

技术实现思路

[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：将设计的光源感应器安装至改进的光纤传感器中，所述改进的光纤传感器采集传感器相关信息；预处理所述传感器相关信息，得到标签数据集合；基于麻雀搜索算法构建优化模型，导入所述标签数据集合进行优化求解，并输出计算结果；若所述输出计算结果为所述优化模型当前的全局最优位置，则所述改进的光纤传感器的优化效果越好。
[0009]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：所述改进的光纤传感器包括，所述设计的光源感应器、光纤加速度传感器和光纤陀螺仪；所述光纤加速度传感器包括质量块和支撑薄膜；所述光纤陀螺仪包括耦合器、偏振器和探测器。
[0010]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其
中：所述设计的光源感应器包括投光感应器和受光感应器。
[0011]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：所述设计的光源感应器还包括瞬时频率计算模块，其通过直接正交原则进行瞬时频率计算，由此求得瞬时频率。
[0012]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：采集的所述传感器相关信息包括，光的强度、波长、频率、相位和偏振态。
[0013]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：所述预处理包括，清洗所述传感器相关信息中的缺失值、异常值和重复值；对其进行标准化处理，移除均值；再进行范围缩放；增加归一化处理运算；对归一化处理后的数据特征值进行独热编码，获得编码标签；依据标签大小进行排列，形成所述标签数据集合。
[0014]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：构建所述优化模型包括，其中，是当前的全局最优位置，是当前的全局最差位置，是步长控制参数，是服从均值为0、方差为1的正态分布的随机数，，是一个随机数，是所述标签数据集合的参数，是当前优化个体的适应度值，是当前全局最佳的适应度值，是当前全局最差的适应度值，是常数，避免分母为0，t为当前迭代次数，m和n均为常数。
[0015]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：还包括，当输出的计算结果为时，则此时的优化搜索处于种群的边缘，需要找到所在位置，其对应进行计算所得值即为最优值；当输出的计算结果为时，则此时的优化搜索处于种群中间，需要进行方移动靠近边缘获得最优值。
[0016]作为本专利技术所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的一种优选方案，其中：所述优化求解包括，初始化种群，迭代次数，初始化捕食者和加入者比例；计算适应度值，并排序；更新捕食者位置；更新加入者位置；
更新警戒者位置；计算适应度值并更新麻雀位置；判断是否满足停止条件，若满足，则退出，输出结果，否则，重复上述步骤。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术通过添加光源感应器至改进的光纤传感器中，进行高频的瞬时频率计算，没有受到Bedrosian定理和Nuttall定理的限制，能够计算比较精确的瞬时频率，且误差较小；同时，利用麻雀搜索算法进行优化求解，提高了传感器参数的灵敏度。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的流程示意图；图2为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的优化求解流程示意图；图3为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的加速度传感器结构示意图；图4为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的光纤陀螺仪结构示意图；图5为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的优化求解生成效果示意图；图6为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的标准化处理运行代码示意图；图7为本专利技术一种实施例所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法的归一化处理运行代码示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护的范围。
[0020]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0021]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，其特征在于：包括，将设计的光源感应器安装至改进的光纤传感器中，所述改进的光纤传感器采集传感器相关信息；预处理所述传感器相关信息，得到标签数据集合；基于麻雀搜索算法构建优化模型，导入所述标签数据集合进行优化求解，并输出计算结果；若所述输出计算结果为所述优化模型当前的全局最优位置，则所述改进的光纤传感器的优化效果越好。2.根据权利要求1所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，其特征在于：所述改进的光纤传感器包括，所述设计的光源感应器、光纤加速度传感器和光纤陀螺仪；所述光纤加速度传感器包括质量块和支撑薄膜；所述光纤陀螺仪包括耦合器、偏振器和探测器。3.根据权利要求2所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，其特征在于：所述设计的光源感应器包括投光感应器和受光感应器。4.根据权利要求3所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，其特征在于：所述设计的光源感应器还包括瞬时频率计算模块，其通过直接正交原则进行瞬时频率计算，由此求得瞬时频率。5.根据权利要求1~4任一所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，其特征在于：采集的所述传感器相关信息包括，光的强度、波长、频率、相位和偏振态。6.根据权利要求5所述的一种基于多芯光纤的光纤传感器优化方法，其特征在于：所述预处理包括，清洗所述传感器相关信息中的缺失值、异常...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锐，
申请(专利权)人：南京高创通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：