[发明专利]一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法及系统

权利要求书

1.一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待解调处理的光纤光栅温度传感器的预设多个时刻的波长；基于所述预设多个时刻的波长，获得光纤光栅温度传感器的响应速度曲线；

基于所述预设多个时刻的波长，获取各时刻的波长随时间的变化率；

基于反演算法建立光纤光栅温度传感器的响应速度曲线中各时刻的波长和该时刻所对应的波长随时间的变化率与外界温度之间的非线性关系；基于所述非线性关系及多个时刻的波长获取外界温度，实现解调。

2.根据权利要求1所述的一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，所述获取待解调处理光纤光栅温度传感器的预设多个时刻的波长时，波长采集时刻在所述待解调处理光纤光栅温度传感器与外界温度达到热平衡之前或达到热平衡时。

3.根据权利要求1所述的一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，所述获取待解调处理的光纤光栅温度传感器的预设多个时刻的波长；基于所述预设多个时刻的波长，获得光纤光栅温度传感器的响应速度曲线的步骤具体包括：

将所述待解调处理光纤光栅温度传感器置于高温炉并逐渐升温；利用光谱仪或者解调仪采集升温过程中光纤光栅的光谱信息；

对采集的光谱数据进行高斯拟合或三次函数拟合，得到每个光谱的中心波长；

基于所述每个光谱的中心波长，得到光纤光栅温度传感器的响应速度曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，所述基于所述预设多个时刻的波长，获取各时刻的波长随时间的变化率的方法为梯度法、中点公式法、三点公式法、五点公式法、样条函数法、辛普森数值微分法或理查德外推算法。

5.根据权利要求1所述的一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，所述反演算法为非线性自回归法时，基于反演算法建立所述待解调处理光纤光栅温度传感器的响应速度曲线中各时刻的波长和该时刻所对应的波长随时间的变化率与外界温度之间的非线性关系；基于所述非线性关系及多个时刻的波长获取外界温度，实现解调的步骤具体包括：

步骤1、将采集的样本数据集分为训练集和测试集；其中，所述样本数据集中的每一组样本数据按照输入输出对的模式组织，输入数据为光纤光栅温度传感器响应速度曲线上某时刻的波长值及该时刻所对应的波长随时间的变化率，输出数据为外界温度；

步骤2、基于非线性自回归法，建立所述待解调处理光纤光栅温度传感器的响应速度曲线中各样本数据时刻的波长和该样本数据时刻所对应的波长随时间的变化率与外界温度之间的非线性关系，构建获得第一光纤光栅温度传感解调模型；

步骤3、基于所述训练集对所述第一光纤光栅温度传感解调模型进行多次训练直至模型收敛，采用测试集测试通过后，获得训练好的反演模型；

步骤4、基于所述训练好的反演模型进行温度预测，获取外界温度，实现解调。

6.根据权利要求5所述的一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，所述输入数据的组合为，预定时刻的波长值与所述预定时刻的上一时刻的波长随时间的变化率、预定时刻的波长值与所述预定时刻的波长随时间的变化率、预定时刻的波长值与所述预定时刻的下一时刻的波长随时间的变化率。

7.根据权利要求5所述的一种基于反演算法的光纤光栅温度传感解调方法，其特征在于，所述非线性自回归法为神经网络、支持向量机或逻辑回归。