[发明专利]用光纤光栅测量应变分布的方法

权利要求书

1、一种用光纤光栅测量应变分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用光谱仪测量发生应变分布后光线光栅的反射强度谱；

(2)假设一应变分布，采用光纤光栅传递矩阵计算得到与该假设应变对应的重构反射强度谱，并使重构反射强度谱与已测得的反射强度谱进行比较，利用遗传算法叠代寻优，不断优化应变分布，当重构反射强度谱与已测得的反射强度谱接近到一定程度，遗传优化计算停止；

(3)将遗传优化计算获得的光纤光栅应变分布作为初值，进一步采用共轭梯度算法寻优，使重构反射强度谱与已测反射强度谱收敛更为接近，直至获得与该重构反射强度谱对应的应变分布，此时的应变分布即为测得的最终优化应变分布。

2、根据权利要求1所述的测量应变分布的方法，其特征在于：所述对应假设应变分布的重构反射强度谱R(λ)由下式表示：

R(λ)=|AL(+)(0)AL(-)(0)|2=|TL12TL22|2]]>

其中AL(+)(0)AL(-)(0)=TL·AL(+)(L)AL(-)(L),]]>T_L12和T_L22为整个光栅的传输矩阵T_L的分量，A_L⁽⁺⁾(0)和A_L^(-)(0)分别为整个光栅起始点的入射光场和反射光场，入射为正，反射为负；A_L⁽⁺⁾(L)和A_L^(-)(L)分别为整个光栅终点的入射光场和反射光场，L为光栅总长度。

3、根据权利要求2所述的测量应变分布的方法，其特征在于：

利用遗传算法叠代寻优时，比较实验测得的原始反射强度谱G(λ)与由上述传递矩阵计算得到的重构反射强度谱，是计算它们之间的误差泛函E(ε(z))，当满足如下条件时：

E(ϵ(z))=∫λ1λ2{[G(λ)-R(λ)]p}1pdλ<ϵ1]]>

相应的ε(z)作为实际应变分布的一个估计值，转入下一步计算，式中E为误差泛函p范数，ε₁为预先设定的某一小量；否则，应用遗传算法重新给出ε(z)的估计值，重复上述步骤运算；

以遗传算法的优化解作为初值进一步采用共轭梯度算法寻优，直至满足如下条件：

E(ϵ(z))=∫λ1λ2{[G(λ)-R(λ,ϵ(z))]p}1pdλ<ϵ2]]>

相应的优化解ε(z)就作为实际应变分布的测量值，式中ε₂为预先设定的某一小量，ε₂＜ε₁。