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双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法及系统技术方案

技术编号:46257029 阅读:9 留言:0更新日期:2025-08-29 20:06
本发明专利技术提供一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法及系统,涉及光纤传感技术领域。该方法首先设计用于测量环境温度变化和应变信息的FBG传感模块;该FBG传感模块包括FBG1传感器和FBG2传感器组成的双通道传感系统,用于同时测量环境温度变化和应变信息;然后针对两个FBG传感器采集的包含物理量信息的光信号,使用波长解调模块获取两个FBG传感器的反射光谱中心波长漂移量;获得两个FBG传感器的温度敏感系数与应变敏感系数,针对温度和应变的独立变化量构造线性方程组进行矩阵解耦,以区分温度和应变对中心波长变化的影响;采用卡尔曼滤波方法利用温度和应变的先验信息,结合实时测量值,对解耦后的温度和应变进行优化估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感,尤其涉及一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法及系统


技术介绍

1、光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,简称 fbg)是一种基于光纤的传感技术,具有高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀、远程传输能力强等优点,被广泛应用于结构健康监测、航空航天、精密工程测量等领域。在温度和应变传感中,fbg通过光栅的布拉格波长随温度或应变变化而发生漂移,实现物理量的测量。然而,由于温度和应变会同时影响光栅波长,传统的单通道 fbg 传感器无法区分两者的贡献,导致测量精度受限。这种温度-应变耦合问题是光纤传感技术在高精度测量领域应用的主要挑战之一。

2、目前,解决fbg传感器温度-应变解耦问题的方法主要包括以下几种:双光栅方法、多传感器冗余测量、经验矫正法、基于神经网络的解耦方法。上述方法在一定程度上提高了解耦精度,但仍存在测量误差较大、抗噪能力不足、实时性差等问题。因此,如何在复杂环境下高效、精准地解耦fbg传感信号,仍然是一个值得研究的课题。


技术实现思路p>

1、本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:包括:

2.根据权利要求1所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述方法还采用卡尔曼滤波方法利用温度和应变的先验信息,结合实时测量值,对解耦后的温度和应变进行优化估计。

3.根据权利要求1所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述FBG1传感器采用涂覆温敏层的光纤光栅,构建高灵敏度温度感知结构;所述FBG2传感器为不带温敏层的待测光纤光栅。

4.根据权利要求1所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述波长解...

【技术特征摘要】

1.一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:包括:

2.根据权利要求1所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述方法还采用卡尔曼滤波方法利用温度和应变的先验信息,结合实时测量值,对解耦后的温度和应变进行优化估计。

3.根据权利要求1所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述fbg1传感器采用涂覆温敏层的光纤光栅,构建高灵敏度温度感知结构;所述fbg2传感器为不带温敏层的待测光纤光栅。

4.根据权利要求1所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述波长解调模块采用光纤光栅高速解调仪获取两个fbg传感器的反射光谱中心波长漂移量。

5.根据权利要求2所述的一种双光纤光栅的解耦与卡尔曼滤波温应变解调方法,其特征在于:所述两个fbg 传感器的温度敏感系数、与应变敏感系数、通过温度标定实验和应变标定实验确定。

【专利技术属性】
技术研发人员:王旗高淑娴
申请(专利权)人:东北大学
类型:发明
国别省市:

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