【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤预制棒，更具体地说是一种利用放缩思想并基于棒图特征对光纤预制棒等级进行划分的方法。
技术介绍
1、光纤预制棒是在光纤制造过程中的关键组件之一，它用于形成光纤的初始形状和尺寸，使用不合格的光纤预制棒进行拉丝会导致光纤质量不稳定、拉丝效率低、浪费资源、产品质量下降等一系列问题。因此，在拉丝前对光纤预制棒质量进行预判至关重要，在光纤拉丝过程中，截至波长、零色散波长、1301模场直径是光纤的三个重要光学参数，它们对光纤的传输特性和性能有着重要的影响，通常可作为光棒是否合格的重要标志。
2、一般情况下，利用光棒的折射率数据对光棒等级进行预判，结合拉丝后的截至波长、零色散波长和1310模场直径等光学参数即可知晓光棒的合格情况。针对折射率数据，现有的光棒合格率判断方法主要是通过将各个位置的折射率指标与标准指标进行对比得出的且截至波长、零色散波长和1310模场直径等光学参数多为拉丝后获取，主要有以下方面的不足：
3、（1）技术要求高：实施这种方法需要准确的折射率测量技术和精密的仪器设备，这会增加设备采购和维护的成本；
4、（2）标准制定复杂：确定合适的标准指标需要对产品的性能、用途和生产过程进行深入了解和研究，标准的设定较为繁琐，对不同直径的光棒，需要不断调整标准以适应市场和技术的变化；
5、（3）生产流程复杂化：如果要实施在线实时监测，需要将折射率测试集成到生产流程中，这可能增加复杂性和风险；
6、（4）拉丝后再进行合格率判断可能导致一些不合格的光棒已经用于拉丝并制
7、因此，亟需一种能够利用提取的特征训练模型来拟合预测光纤拉丝过程中主要参数，实现拉丝前可对光棒的性能提供评估，快速对光棒等级进行划分，筛选出优质光棒，提升拉丝效率。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于棒图特征的光棒等级划分方法，通过利用放缩的思想，将折射率数据按照同一标准对芯层与包层等指标进行归一化处理，消除光棒由于直径不统一而带来的偏差，对棒图数据进行特征提取，利用分类方法来对光棒等级进行划分，此外，利用提取的特征训练模型来拟合预测光纤拉丝过程中主要参数，实现拉丝前可对光棒的性能提供评估，对光棒等级进行划分，筛选出优质光棒，提升拉丝效率，解决
技术介绍
中的问题。
2、本专利技术具体的技术方案如下：
3、一种基于棒图特征的光棒等级划分方法，所述光棒等级划分步骤包括：
4、s1：基于中值放缩的光棒直径偏差消除，首先收集多个光棒样品的芯层和包层折射率数据，然后对光棒样品的折射率数据进行直径放缩处理，经过直径放缩处理后，所有光棒样品的折射率数据都被调整到同一水平，消除了由于直径不同带来的折射率偏差；
5、s2：基于折射率的光棒特征提取，特征提取是将复杂的数据转换成可量化的特征，以便后续的分析和建模；
6、s3：光棒参数拟合，根据光棒的特性和形状，选择适合的拟合函数或者模型，通过拟合误差指标评估拟合的准确性，根据拟合得到的参数，计算出零色散波长、截至波长和1310模场直径指标描述光棒的性能和特性；
7、s4：基于拟合预测的数据进行光棒等级划分，通过决策树算法对光棒进行等级划分，使用基尼不纯度作为决策树的划分准则，通过最终生成的决策树模型将根据特征指标和拉丝预测指标对光棒进行分类，划分为a、b、c和d四类等级。
8、作为本方案的进一步改进，步骤s1中，基于中值放缩的光棒直径偏差消除的具体过程为：
9、①数据准备:收集多个光棒样品的折射率数据，包括芯层和包层的折射率，同时记录每个光棒样品对应的直径数据；
10、②计算包层直径中位数:首先将所有光棒样品的包层直径数据进行排序，然后找到排序后中间位置的值，即中位数，中位数是一组数据中的中间值，用于反映光棒折射率数据的集中趋势；
11、③选取标准光棒:将具有与包层直径中位数相近值的光棒样品选作标准光棒，这些标准光棒的直径与中位数相近，可以作为后续放缩处理的参考数据；
12、④直径放缩:对其他光棒样品的折射率数据进行直径放缩处理。具体做法是，根据选取的标准光棒和对应的直径差异，按比例调整其他光棒样品的折射率数据；一般直径较大的光棒样品的折射率数据需要进行放大，而直径较小的光棒样品的折射率数据需要进行缩小；
13、⑤消除折射率偏差:经过直径放缩处理后，所有光棒样品的折射率数据都被调整到同一水平，消除了由于直径不同带来的折射率偏差，进而不同直径的光棒在折射率数据上会具有更加一致的表现，减少折射率偏差对后续光棒等级划分造成的影响；
14、⑥数据验证:对处理后的折射率数据进行验证和分析，确保直径放缩处理的准确性和合理性，验证的方法可以包括绘制折射率曲线图、比较不同光棒样品的折射率值等。
15、作为本方案的进一步改进，步骤s2中，基于折射率的光棒特征提取包括特征提取和特征组合；
16、①特征提取是将复杂的数据转换成可量化的特征，以便光棒后续的分析和建模，对于光棒的形状特征提取，例如：极值点、拐点之间的位置坐标差、数值坐标差等，本专利技术中的特征指的是与折射率相关的一系列特征，例如：最大值、最小值、谷域位置差、图形宽度位置差、谷域与下降区域位置差、峰域与最高点位置差；
17、②特征组合：将光棒中提取的特征按照指标相乘、相除、平方等进行整合帮助进一步加工特征，进而获得更有意义和更适合用于建模的新特征，例如特征相乘、特征相除、特征取倒数、特征差异求和、特征平方开方等。
18、作为本方案的进一步改进，步骤s3中，光棒参数拟合的具体流程如下：
19、①选择拟合函数：根据光棒的特性和形状，选择适合的拟合函数或者模型，尝试不同的函数形式，直到找到较好的拟合效果，针对不同型状的光棒，比如对于“w”型、“n”型等特殊形状，可以选择相应的数学模型来拟合曲线，使用曲线拟合技术（如多项式拟合、指数曲线拟合等），将原始数据拟合成一条平滑的曲线，然后通过曲线的特征点来描述光棒的形状；拟合完成后，需要对拟合结果进行评估，并判断拟合效果的好坏，可以使用拟合误差指标来评估拟合的准确性；
20、其中拟合的原始数据为：测棒仪器对光棒进行的多个点位测量结果及根据棒图数据新提取的一些特征：主要指标有：折射率、芯层直径、峰阈差；
21、②计算指标：根据拟合得到的参数，计算出零色散波长、截至波长和1310模场直径等指标描述光棒的性能和特性；
22、其中特征指标、拉丝预测指标和拟合误差指标基于现有光棒的数据作为参考；拉丝预测指标基于已有的拉丝数据，通过测棒仪对光棒进行多点位测量，得到光棒的指标数据，对指标数据进行特征提取，利用特征提取后的数据来拟合拉丝指标（“零色散波长”、“1310模场直径”、“截至波长”），验证结果准确度，从而得到拟合方程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于，所述光棒等级划分步骤包括：
2.如权利要求1所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：步骤S1中，光棒直径偏差消除前，将所有光棒样品的包层直径数据进行排序，然后确定直径的中位数，并将具有与包层直径中位数相近值的光棒样品选作标准光棒，用于直径放缩处理的参考。
3.如权利要求2所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：光棒直径放缩处理根据选取的标准光棒和对应的直径差异，按比例调整其他光棒样品的折射率数据，根据光棒的直径大小调整折射率的放大或缩小。
4.如权利要求1所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：步骤S2中，光棒的特征提取是与折射率相关的一系列特征，包括最大值、最小值、谷域位置差、图形宽度位置差、谷域与下降区域位置差、峰域与高点位置差；将提取的特征按照指标相乘、相除、平方进行整合利于进一步加工特征，获得适用于建模的新特征。
5.如权利要求1所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：步骤S3中，针对不同形状的光棒，选择数学模型中的曲线拟合，将原始数据拟合成
6.如权利要求1所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：步骤S4中，根据特征指标和拉丝预测指标，决策树的划分准则为：
7.如权利要求6所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：决策树模型的生成过程通过递归地选择划分特征和划分点，使得每次划分后的基尼不纯度下降大，直到满足停止条件。
...【技术特征摘要】
1.一种基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于，所述光棒等级划分步骤包括：
2.如权利要求1所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：步骤s1中，光棒直径偏差消除前，将所有光棒样品的包层直径数据进行排序，然后确定直径的中位数，并将具有与包层直径中位数相近值的光棒样品选作标准光棒，用于直径放缩处理的参考。
3.如权利要求2所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：光棒直径放缩处理根据选取的标准光棒和对应的直径差异，按比例调整其他光棒样品的折射率数据，根据光棒的直径大小调整折射率的放大或缩小。
4.如权利要求1所述基于棒图特征的光棒等级划分方法，其特征在于：步骤s2中，光棒的特征提取是与折射率相关的一系列特征，包括最大值、最小值...
【专利技术属性】
技术研发人员：易黎，唐帅，李雪，薄波，张桃宁，
申请(专利权)人：南京烽火星空通信发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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