基于模拟退火算法的光纤布拉格光栅参数重构方法

基于模拟退火算法的光纤布拉格光栅参数重构方法

一、一种基于模拟退火算法的光纤光栅参数重构方法(论文文献综述)

薛广哲[1](2019)在《巷道锚固岩体的光纤光栅智能感知机制及应用研究》文中研究说明由于锚杆支护工程岩体的结构复杂性和锚固岩体感知技术的滞后性,现今仍对锚固岩体承载机制、锚杆-围岩耦合关系、锚杆体载荷传递和锚固失效机制等问题缺乏系统性的可靠认识。本文综合采用理论分析、实验室试验、仿真模拟研究、工业性试验等多种方法探讨了基于光纤光栅的巷道锚固岩体感知方法,主要研究工作如下:(1)在总结、深入研究锚固岩体失效机制的基础上,构建了锚固界面失效进程中弹性、滑移剪胀、塑性软化和脱黏状态下锚固区锚杆轴向载荷分布的理论解,根据界面脱黏过程中锚固区锚杆轴向力分布的演化特征,建立了基于锚固区锚杆轴力监测实现锚固岩体界面力学状态感知的机制,并提出了锚固界面、围岩裂隙发育、锚杆变形和巷道围岩表面收敛等锚固岩体感知的关键特征参数,为实现锚固岩体的光纤光栅智能感知提供了理论基础。(2)从光纤光栅基本感知理论出发,提出了光纤光栅中心波长和3dB带宽相结合的传感原理,采用理论分析和仿真方法,分别研究了均匀应变场、等递增非均匀应变场及二次函数分布应变场对均匀光纤光栅的调制特征,通过研究非均匀应变场对光纤光栅中心波长、3dB带宽的调制特征,确定了等递增应变场带宽展宽与应变梯度的线性关系,为结合采用FBG波长和3dB带宽方法实现非均匀应变场的识别和应变梯度测量提供了可能。(3)针对表面粘贴式FBG的测量精度和载荷传递问题,提出了分离式的表贴FBG应变传递耦合模型,将FBG应变耦合机理问题转变为保护涂覆层内的轴对称问题、粘结层内的平面应力问题和被测表面半平面体问题,得到了更为精确的FBG轴向应变分布解析解。采用仿真和实验室试验验证了理论解的准确性,并探讨了粘贴结构的力学和几何特征对理论解精度的影响。(4)采用弧线切割等厚悬臂梁的方法,得到了近似拟合的一次函数、二次函数和三次函数分布应变场,试验研究了均匀FBG光谱对不同类型非均匀应变场调制特征,探索了中心波长漂移量与3dB带宽对应变分布特征参量的敏感特性,验证和确定了基于两者相结合实现非均匀应变场识别与测量方法的合理性和适用范围。(5)为解决FBG对高次函数应变场识别、测量的局限性,研究了非均匀应变场调制下的FBG应变分布重构问题。引入模拟退火算法,建立了针对目标光谱的应变分布重构模型,确定了最优判定准则函数,分析了重构过程中的误差来源与误差传递规律,实现了多特征参量高次应变分布函数的重构,提高了重构精度和置信度。(6)基于以上理论研究成果,针对锚固岩体收敛变形与锚固界面感知问题,提出了基于离散曲率阵列和挠度的FBG格栅形态重构方法,设计了具有锚固岩体界面力学状态感知和变形重构功能的自感知锚杆,并开发配套了具有自修复功能的系统组网模型。本系统成功地应用于煤矿巷道锚固岩体的感知实践,可为锚杆支护机理研究和现场锚固岩体感知与评价提供有益的借鉴。

杨爽[2](2018)在《基于等截面矩形悬臂梁光纤光栅传感器性能分析与研究》文中研究指明光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBG)传感技术由于可以实现长距离、多参量、大范围组网以及实时监测,因而广泛应用于军事、工业、农业等领域中。为应对现代社会高新技术的快速发展需求,需要不断地设计出新的传感器结构,开发新的传感方式,提升传感器性能并拓展应用领域。在大多数实际应用中FBG长度范围内的应变是非均匀分布的,严重影响了传感器的性能甚至使传感器失效,限制了 FBG传感器的应用。因此研究基于非均匀应变分布下的FBG传感特性、传感结构和传感方式是有意义的。在深入研究学习了 FBG传感技术研究现状与传感原理的基础上,本文开展了基于等截面矩形悬臂梁FBG传感器的传感性能分析与研究工作。首先得到了表面式FBG传感器的应变传递率表达式,模拟仿真详细地分析了各个物理参量与应变传递率的变化关系。进一步仿真分析了中间层尺寸对平均传递率的影响,指出了封装中应尽量增大长度和宽度以减小厚度的影响,以提高封装结果的重复性和一致性。为封装工艺的改进指明方向,并为应变传递误差的修正提供了理论基础。然后利用激光切割技术结合等截面矩形悬臂梁构建了非均匀应变分布,测试分析了均匀FBG和切趾FBG在非均匀应变分布中的传感特性与不足。提出了基于双均匀FBG光谱带宽传感的位移传感器,解决了单个均匀FBG反射光谱带宽在任意非均匀应变分布下传感线性度较差和灵敏度较低的问题。设计并实现了三种敷设位置不同的FBG位移传感器,实验测量证明了双均匀FBG光谱带宽传感的方式在多种非均匀应变分布场中的有效性,改善了传感线性度,提高了传感灵敏度。接着提出了基于不同非均匀应变分布的切趾FBG中心波长编码方式的位移传感器,分析了不同应变放大结构对传感器灵敏度的影响。研究了切趾FBG长度范围内非均匀应变分布的变化规律,利用平均应变的变化关系计算了传感器的灵敏度和灵敏度增强因子。通过测量得到了与理论预测较为一致的增强因子,提高了基于等截面矩形悬臂梁FBG传感器的灵敏度。最后对模拟退火算法进行了改进,提出了基于模拟退火算法的应变分布重构技术,通过仿真实验证明了 FBG应变分布重构算法的可行性与有效性,算法仿真实现了线性非均匀应变分布重构。

陈世凯[3](2016)在《光纤光栅重构方法研究及实验》文中研究指明大规模的密集时分/波分混合复用光纤光栅传感阵列在海、陆、空各领域都有着重要的应用。为保证系统探测性能和可靠性,近年来在一根光纤上集成成百上千个密集光纤光栅的阵列制作方式成为关键技术,并由此提出“光纤即光栅”的概念。这种无熔接点的串联方式导致对每个光栅基元的无损伤在线测量成为技术难题。本课题对光纤光栅传感阵列的时域特性展开研究,深入分析阵列时域重构的物理机理、实现算法和实验评估技术,从而无损伤性获取阵列中每个光栅基元的反射谱信息,并同步抑制光栅基元之间的相互串扰。课题研究将为集成式光纤光栅传感阵列的制作、测试和应用提供核心技术支撑,同时为光纤光栅阵列传感系统提供一种新型抗串扰信号处理方法。论文的主要研究成果和创新点如下:1.对单个光纤光栅及二基元时分/波分复用光纤光栅结构的光谱特性进行了理论推导和仿真分析。详细介绍了光纤光栅的刻写技术,并实验刻写了论文所需的单个光纤布拉格光栅以及二基元的波分复用光纤光栅。2.对光纤光栅时分/波分混合复用阵列的傅里叶变换和冲击响应特性进行了研究。对光纤光栅重构算法机理进行了深入地研究。理论分析了各个算法的理论实现、优缺点以及关键技术。3.本文实现了单个低反射率光纤光栅重构算法的设计,详细分析了影响算法的各个影响因素,最后利用实测数据验证了算法的可行性。基于剥层算法,我们设计出了适用于波分复用光纤光栅的重构算法。

张良岳[4](2016)在《FBG分布式应变重构方法及解调应用研究》文中提出光纤Bragg光栅(FBG)是现代光学传感领域最重要的传感元器件之一,广泛应用于军事和民用各领域,可实现多种物理量的传感测量。应变是FBG直接传感量之一,检测均匀应变时,FBG反射谱的中心波长(即Bragg波长)变化量与被测应变成正比,通过检测Bragg波长变化量即可解调出应变。而当FBG检测非均匀应变时,反射谱发生畸变,不再呈现单峰形状,虽然非均匀应变与反射谱仍存在对应关系,但是FBG非均匀应变解调远比均匀应变解调复杂。由于一些特殊场合非均匀应变检测的需求,基于FBG的分布式应变检测成为FBG传感技术的一个重要研究方向。本文对FBG轴向分布式应变的重构方法及解调应用进行了研究,主要内容如下:首先,在深入了解FBG的折射率调制模型和光传输理论的基础上,探讨FBG传感原理,比较FBG现有基本重构及解调方案。其次,分析了基于剥层算法(LP)的FBG轴向分布式应变重构方法,提出了复耦合系数常幅值改进剥层算法(QAC-LP),并进行了仿真验证,研究结果表明QAC-LP重构精度远优于LP;同时,采用多项式初始化(PFI)的思想,对两种优化算法(遗传算法、粒子群算法)进行了仿真研究,研究结果表明PFI法有效提高了优化算法的重构效率。分析比较不同重构实现方案速度精度及适用范围,研究结果表明基于PFI的遗传算法在FBG分布式应变重构时综合性能最佳。再者,利用光学低相干反射(OLCR)原理实现FBG反射谱检测,并将基于PFI的遗传算法应用于OLCR-FBG动态扫描检测系统,开发了基于LabVIEW并集成了MATLAB重构算法的上位机程序,程序运行良好;对FBG轴向分布式应变调谐装置进行设计,用于实验研究中不同应变的产生。最后,进行了FBG分布式应变检测实验及分析。针对系统性能进行噪声、反射谱准确性以及重复性的基础实验。随后分别对均匀、非均匀应变下的FBG光谱进行检测,并重构得到分布式应变情况。将实验结果与仿真结果比较,认为该系统基本上能够实现分布式应变检测。

孙杰[5](2015)在《光学低相干反射技术在FBG检测中的应用研究》文中研究指明FBG(Fiber Bragg Grating,光纤布拉格光栅)是现代光纤传感领域最常见的光学元件之一,目前被广泛应用于大型建筑的结构健康监测等领域。通常利用FBG的反射谱中心波长(Bragg波长)变化与应变等外界物理量的变化呈线性相关的特性实现传感,主要检测方法有反射谱法、滤波器法和干涉法等。光学低相干反射技术(OLCR,Optical Low Coherence Reflectometry)是一种新型的光学检测技术,可进行FBG反射谱的检测,实现FBG的传感解调,尤其当待测物理量较为复杂时,如受非均匀应变时,可进一步结合剥层算法等重构方法,解算FBG非均匀应变分布。可见,OLCR技术为FBG检测提供了重要的研究手段,本文以此为研究对象,主要研究工作如下:首先,总结分析了FBG传感解调技术研究现状及OLCR技术在FBG检测中的应用,明确了课题研究内容和目标;基于光传输理论,对FBG传感原理进行研究,并建立了FBG的应变传感模型;给出了FBG应变解调和重构的原理和方法。接着,基于OLCR工作原理,详细阐述了OLCR应用于FBG检测的方法,尤其是结合剥层算法实现非均匀应变检测的方法;设计并构建了一套用于FBG检测的OLCR-FBG动态扫描检测系统,采用平衡探测结构和高精度气浮平移台等改进OLCR系统性能;详细给出了系统硬件模块,自行开发了基于Lab VIEW的系统软件控制程序和数据处理算法,实现人机交互界面良好。然后,对OLCR-FBG检测系统进行性能测试,实验获取平衡和非平衡探测结构下、步进平移台和气浮平移台的系统干涉信号,结果表明采用平衡探测结构的信号在被放大的同时,噪声也得到很好的抑制,高精度气浮平移台削弱了振动的影响,保证了数据的可靠性;设计制作了悬臂梁调谐机构用于FBG应变测试以验证系统,等强度梁调谐FBG均匀应变测试实验,获得良好的反射光谱,Bragg波长重复性小于10pm,均匀应变检测的最大误差小于20uε,矩形梁调谐FBG非均匀应变测试实验,获得了不同线性应力与FBG反射谱间的关系,结果表明初步实现的FBG非均匀应变重构,其分布趋势基本正确。

周丰洲[6](2014)在《相位取样型光纤光栅多信道幅频与相频滤波性能研究》文中研究指明光纤光栅具有灵活的滤波性能、易于光纤系统融合、插入损耗低、制作简单等特点,因而成为国内外研究的热点。相位取样光纤光栅是光纤光栅技术不断发展的产物,不但频谱上表现出梳状的多信道,而且通过对折射率分布的相位、幅度等进行调制可以得到更多新颖的频谱特性,因此在滤波、传感、动态色散补偿等领域具有重要的应用价值。本文以此背景为切入点选题,着重研究和分析了基于相位取样型光纤光栅的常规带宽多信道滤波器和窄带多信道滤波器的幅频响应和相频响应。首先,分析了取样光纤光栅的结构和常用的光纤光栅理论模型(傅里叶级数模型),在此基础上结合传输矩阵法仿真分析了取样周期、占空比、折射率调制值等对取样光纤光栅频谱特性的影响,同时对相位取样光纤光栅折射率调制过程及分析方法进行简单的介绍。其次,利用模拟退火算法设计出了常规带宽多信道光纤光栅滤波器。从离散型和连续型相位取样原理出发,结合模拟退火算法分别实现了离散型和连续型相位取样情况下相位值优化分布结果,设计出的常规带宽多信道滤波器的幅频响应表现为具有较好的一致性且衍射效率较高;离散取样下设计得到的9信道和连续取样下设计得到5信道的3dB带宽分别为0.15nm、0.18nm。每个信道的时延谱是平坦的,为了拓展其相位处理能力,考虑引入线线性啁啾。相频响应表现为每个信道对应的时延谱中出现了一定的线性区域,通过数值拟合,得到离散和连续取样情况下的色散值分别为540-570ps/nm之间和680-720ps/nm之间,可用于色散补偿。另外,每个信道的3dB带宽明显增加了。最后,为设计得到窄带多信道滤波器,分别在离散型和连续型取样多信道光纤光栅中引入单个或多个π相移,进而在每个信道内形成一个窄带透射峰,即;获得了多个窄带透射信道。随着相移数目的增加,窄带透射信道的幅频响应表现为每个信道对应的3dB带宽在增加。以9信道滤波器为例,单个相移时的幅频响应带宽达到1GHz;多个相移时的幅频响应带宽约为6GHz,同时形状系数得到改善。相频响应表现为引入相移后出现了波动,随着相移数目的增加,波动趋于平稳。

王静,王正方,隋青美,施斌,冯德军,陈宵,苗飞,贾磊,曹玉强[7](2012)在《基于改进遗传算法双重约束的FBG应变分布重构研究》文中认为光纤布拉格光栅(FBG)已广泛应用于应变参数测量中,但非均匀应变易引起FBG光谱变形而无法进行波长检测,因此需重构沿FBG的应变分布。针对应变分布重构效果差且收敛速度慢的难题,在深入研究改进遗传算法的基础上,提出基于FBG光谱中心波长位置与反射率双重约束的应变分布重构理论,显着改善了重构的非唯一性和置信度。同时,假设应变分布为多项式形式,通过对多项式系数的重构实现应变分布的重构,大大提高了重构的速度。在此基础上开展了应变分布参数重构仿真实验,多项式系数重构误差均小于1.5%;结合两端固定压杆调谐光纤光栅实验,验证了该应变分布重构方法的有效性、适用性和可操作性,形成了一种快速有效的应变分布重构方法。

邹红波[8](2012)在《光纤Bragg光栅传感系统若干技术研究》文中进行了进一步梳理光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感器是光纤传感器家族中的一员,它不仅具有光纤传感器的所有优点,包括柔软、可挠曲、尺寸小、质量轻、电绝缘、耐腐蚀、工作中不发热、无辐射、抗电磁干扰且能在易燃易爆、毒性气体等复杂环境条件下工作,而且具有灵活的复用能力,包括波分复用、时分复用、空分复用,这种复用能力能较方便的实现分布式传感。FBG传感器这些独特的优点使得其在航空航天、土木工程等领域有着广阔的应用前景,成为近年来国内外的研究热点。在本文中,对FBG传感系统的一些问题包括FBG的封装、FBG的解调、FBG的光谱重构进行了研究。对这些问题的研究,将会进一步推进FBG传感系统的研究,同时拓宽FBG传感系统的应用领域。另外,对新型的FBG—光子晶体光纤Bragg光栅(PhotonicCrystal Fiber Bragg Grating, PCFBG)的研究将促使FBG进入一个新的研究领域,同时也将扩展FBG传感系统的应用领域。故此,本文也对PCFBG技术进行了研究。全文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)对FBG进行理论分析,介绍了FBG的应变和温度传感模型,基于该模型对FBG的应变和温度传感特性进行了分析。在此基础上对FBG的温度和应变封装技术做了理论探讨和实验研究,从增敏和减敏两个方面对FBG温度和应变封装技术进行讨论。(2)为实现FBG传感信号的解调,提出了基于级联长周期光栅的FBG解调系统,并对其进行了改进。级联长周期光栅是由两个参数相同的均匀长周期光纤光栅和一段普通单模光纤连接而成,利用级联长周期光栅的带阻滤波特性,获得FBG反射光经级联长周期光栅调制后的出射光,通过光电探测器监测光强的改变量来反推FBG中心波长的变化。通过FBG温度、静态应变以及动态应变(振动)实验对该解调系统及其改进系统的性能进行了研究。(3)提出一种利用量子粒子群优化算法对FBG进行参数重构的方法,并与粒子群优化算法进行了对比。该方法以光纤光栅的参数作为计算变量,光纤光栅的反射谱作为目标函数,已知反射谱和重构反射谱之间的误差函数作为适应度函数,通过寻优找到适应度函数小的最优个体。利用量子粒子群优化算法和粒子群优化算法分别对均匀FBG和线性啁啾光纤光栅两种光纤光栅的参数进行了重构。(4)进一步将粒子群优化算法和量子粒子群优化算法用于FBG传感器的非均匀应变和温度重构中,分别通过4种非均匀的应变和温度分布来检验算法的有效性和可靠性。同时对量子粒子群优化算法的重构结果和粒子群优化算法的重构结果进行了对比。(5)利用OptiFDTD软件结合耦合模理论,研究PCFBG的反射谱特性。并进一步研究了结构改变(间隙孔半径、材料折射率、空气孔塌陷)对PCFBG反射谱特性的影响。

王静[9](2011)在《光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用》文中进行了进一步梳理随着我国现代化建设和可持续发展战略的实施,在交通、水利水电与矿山等领域正在或即将修建大量的隧道(洞)等地下工程,随着重大交通与水电工程向西部山区转移以及矿山采掘深度的增加,地下工程施工中所遭遇的水文地质条件日益复杂,突涌水、塌方等高风险地质灾害呈现上升趋势,造成了严重的人员伤亡与经济损失。在目前地下工程地质灾害监测技术相对落后的情况下,地质灾害的实时监测与预测已经成为亟待解决和突破的关键科技难题。光纤光栅传感技术的不断发展为解决该难题提供了可行的途径,但目前光纤光栅传感器种类少,传感系统功能简单、测量参数单一,且传感器信号提取及分析技术落后,不能有效剔除啁啾效应的影响,尚不能满足地下工程地质灾害实时监测与预测的需要。针对上述问题,本文以光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感理论与技术研究为突破口,以重大地下工程地质灾害模型试验为依托,在深入分析光纤光栅本征参数与应变分布对反射光谱特性影响的基础上,提出了基于光谱中心波长位置约束的光栅光谱重构理论及其改进遗传算法优化方法,实现了光纤光栅啁啾效应的快速准确识别与剔除,提出了传感器数值仿真优化设计方法,研制了高灵敏度渗压传感器、新型应变传感器、靶式流速传感器、微型位移传感器与多点位移传感器;构建了大容量、多参数光纤光栅实时监测网络,相关研究成果已在不同地下工程地质灾害模型试验中得到成功应用。本文的主要研究工作如下:(1)针对光纤光栅光谱特性同时受多个参数影响这一基础问题,基于光纤光栅传输矩阵理论及应变传感模型,开发了光纤光栅光谱仿真程序,揭示了光纤光栅本征参数及应变分布对反射光谱特性的影响规律,尤其是沿光栅的应变分布对光栅反射谱中心波长、反射率及带宽等因素的影响,通过两端固定压杆调谐光纤光栅试验,获得了光纤光栅在非均匀应变条件下的光栅反射谱,验证了光纤光栅数值分析的有效性,为光纤光栅参数重构与传感器研究奠定了理论基础。(2)针对以往光纤光栅参数重构尤其是应变分布重构效果差且收敛速度慢的难题,提出了基于中心波长位置约束的光纤光栅参数重构理论及其改进的遗传算法优化方法,解决了以往光纤光栅参数重构中未考虑中心波长相对位置而导致重构效果差的难题,显着改善了重构的非唯一性和置信度,开发了光栅本征参数与应变重构程序,系统的开展了光纤光栅参数重构数值试验,结合两端固定压杆调谐光纤光栅试验,验证了该重构方法的有效性、适用性和可操作性,形成了种光纤光栅参数精确重构方法。(3)针对光纤光栅传感器设计方法落后的现状,基于有限元数值分析方法,提出了光纤光栅传感器优化设计方法,构建了光纤光栅重构理论与标定试验相结合的光纤传感器优化设计平台。针对目前光纤传感器种类少、与周围介质匹配性差的难题,突破了光纤光栅传感技术用于渗压、流速等传感测量的技术瓶颈,采用基于有限元理论的光纤光栅传感器优化设计方法,研制了高灵敏度光纤光栅渗压传感器与靶式光纤光栅流速传感器,同时基于被测物体基体材料研制了与周围介质匹配性能好的光纤光栅应变传感器,开发了微型光纤光栅位移传感器与多点位移传感器,构建了适用于地下工程地质灾害实时监测与信息识别的新型传感器体系。(4)针对目前光纤传感系统简单、测量参数单一的难题,基于波分复用与空分复用理论,构建了多参数、大容量光纤光栅传感系统,并采用Labview与C++Builder开发了地下工程灾害实时监视与在线分析软件,实现了多元数据的同步采集与实时显示。(5)针对地下工程灾害监测中传感器灵敏度低、防水性能差的缺陷,将光纤光栅传感系统用于工程灾害关键物理参数的实时监测中。针对典型的地质灾害,开展了煤矿突涌水模型试验、隧道围岩稳定性模型试验与分区破裂模型试验等大型模型试验,揭示了温度、应变、位移、渗压、流速等参数对岩体的破坏过程尤其是灾害发生前兆信息的响应特征,建立了地下工程地质灾害前兆判别标准,形成了基于光纤传感技术的地下工程灾害实时监测与预测系统,对解决地下工程地质灾害的实时监测与预测难题具有重要的理论意义和工程价值。

韦芙芽,刘洪武,付春林[10](2011)在《基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构》文中指出提出了一种基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构方法。该方法通过传输矩阵法得到优化目标函数,并将待优化的光纤光栅参数以粒子表示,再让粒子在解空间模拟量子行为进行搜索。以均匀布拉格光栅和线性啁啾光纤光栅为例,分别采用遗传算法(GA)、经典粒子群优化(PSO)算法以及量子粒子群优化(QPSO)算法对其进行参数重构。与传统粒子群算法及遗传算法相比,该方法借鉴了量子行为,具有更好的收敛性能和稳态性能。数值结果表明,种群规模为40时,针对均匀和非均匀光栅分别进化100代和200代得到的重构参数误差均小于0.5%。

二、一种基于模拟退火算法的光纤光栅参数重构方法(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、一种基于模拟退火算法的光纤光栅参数重构方法(论文提纲范文)

(1)巷道锚固岩体的光纤光栅智能感知机制及应用研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容及方法
2 巷道锚固岩体的失效机制与表征指标
    2.1 锚固岩体失效机理与宏观表现
    2.2 锚固岩体界面渐进式脱黏原理
    2.3 锚固岩体界面力学状态的感知机制
    2.4 锚固岩体的光纤光栅感知关键特征参数
    2.5 锚固岩体失效案例分析
    2.6 本章小结
3 FBG传感理论与拓展
    3.1 FBG的传感基础理论模型分析
    3.2 FBG的传感原理
    3.3 FBG的温度响应
    3.4 FBG的应变响应
    3.5 本章小结
4 光纤光栅的应变场载荷传感特性研究
    4.1 表面粘贴FBG的应变传递耦合机理
    4.2 光纤光栅均匀应变场的传感响应特征
    4.3 光纤光栅非均匀应变场的传感响应特征
    4.4 本章小结
5 光纤光栅调制的应变场分布函数重构
    5.1 模拟退火算法的实现原理
    5.2 光纤光栅模拟退火算法应变分布重构的模型及参数
    5.3 光纤光栅应变分布重构的Matlab仿真实现
    5.4 多特征参量应变函数的重构研究
    5.5 光纤光栅应变分布重构的试验研究
    5.6 本章小结
6 锚固岩体光纤光栅感知系统的构建及应用
    6.1 系统结构与组网模型
    6.2 基于FBG格栅的巷道锚固岩体形态感知
    6.3 锚杆载荷全工况感知原理与变形重构
    6.4 锚固体光纤光栅监测系统在寺家庄矿的应用
    6.5 本章小结
7 结论
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 研究存在的问题及展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(2)基于等截面矩形悬臂梁光纤光栅传感器性能分析与研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 光纤与光纤光栅
    1.3 光纤光栅传感技术研究现状
    1.4 论文主要研究内容及章节安排
第2章 FBG传感技术理论基础
    2.1 引言
    2.2 FBG理论分析方法
        2.2.1 耦合模理论
        2.2.2 传输矩阵法
    2.3 FBG传感基本原理
        2.3.1 波长编码传感原理
        2.3.2 带宽编码传感原理
    2.4 本章小结
第3章 表面式FBG传感器应变传递规律研究
    3.1 引言
    3.2 应变传递规律分析
    3.3 中间层对应变传递率的影响
    3.4 中间层对一致性和重复性的影响
    3.5 FBG敷设平台及稳定性测试
    3.6 本章小结
第4章 非均匀应变下FBG光谱带宽传感特性研究
    4.1 引言
    4.2 FBG光谱非均匀应变响应特性实验研究
        4.2.1 FBG光谱非均匀应变响应特性测量原理
        4.2.2 均匀FBG反射光谱响应实验结果
        4.2.3 切趾FBG反射光谱响应实验结果
    4.3 双FBG光谱带宽传感特性实验研究与分析
        4.3.1 双FBG光谱带宽传感实验结果与分析
        4.3.2 不同敷设位置对传感特性的影响与分析
        4.3.3 温度补偿测试与分析
    4.4 本章小结
第5章 非均匀应变下FBG波长传感特性研究
    5.1 引言
    5.2 传感器设计及测量原理
    5.3 不同应变分布对传感特性的仿真分析研究
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 位移测量
        5.4.2 温度测量
    5.5 本章小结
第6章 基于改进的模拟退火算法应变分布重构研究
    6.1 引言
    6.2 基于改进的模拟退火算法应变分布重构方法
        6.2.1 改进的模拟退火算法
        6.2.2 应变分布重构算法步骤
    6.3 应变分布重构仿真研究
    6.4 本章小结
第7章 全文总结与展望
    7.1 论文内容总结
    7.2 论文创新点
    7.3 不足及研究展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(3)光纤光栅重构方法研究及实验(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 光纤光栅重构技术的研究现状
        1.2.1 国外光纤光栅重构技术的研究现状
        1.2.2 国内光纤光栅重构技术的研究现状
    1.3 论文主要内容及章节安排
第二章 光纤光栅理论分析及制备
    2.1 耦合模理论
        2.1.1 理论分析
        2.1.2 均匀光纤光栅光谱特性
    2.2 光纤光栅传输矩阵理论及仿真
        2.2.1 理论分析
        2.2.2 啁啾光栅光谱特性
    2.3 光纤光栅的制备方法
        2.3.1 相位掩模板法制作光纤布拉格光栅
        2.3.2 啁啾光纤光栅制备
    2.4 本章小结
第三章 光纤光栅重构算法研究
    3.1 逆散射算法
        3.1.1 傅立叶分析法
        3.1.2 解GLM方程法
        3.1.3 剥层算法
    3.2 优化算法
        3.2.1 遗传算法
        3.2.2 粒子群算法
        3.2.3 模拟退火算法
        3.2.4 LP算法和解GLM方程结合的ILP算法
    3.3 本章小结
第四章 光纤光栅重构方法研究及实验
    4.1 单个低反射率光纤光栅重构算法的设计
        4.1.1 剥层算法的理论分析与设计
        4.1.2 重构算法的理论仿真
    4.2 级联光纤光栅重构理论及仿真
        4.2.1 级联光纤光栅的模型设计和理论分析
        4.2.2 理论仿真
    4.3 重构算法实验验证
        4.3.1 级联光纤光栅的制作
        4.3.2 算法的实验验证
    4.4 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(4)FBG分布式应变重构方法及解调应用研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 FBG分布式传感解调和重构研究现状
        1.2.1 FBG传感解调技术研究现状
        1.2.2 分布式应变传感解调技术研究现状
        1.2.3 分布式应变重构方法研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 FBG应变重构方法及解调原理
    2.1 FBG光传输原理和传感模型
        2.1.1 FBG光传输分析方法
        2.1.2 FBG应变传感原理
    2.2 FBG分布式应变重构原理及方法
        2.2.1 重构含义
        2.2.2 剥层算法(LP)及分布式应变重构
        2.2.3 基于优化算法的FBG分布式应变重构
    2.3 FBG分布式应变解调系统原理
        2.3.1 OLCR测试系统原理
        2.3.2 OLCR系统实现分布式应变检测条件
    2.4 本章小结
3 分布式应变重构新算法及仿真分析
    3.1 基于复耦合系数常幅值的改进剥层算法(QAC-LP)
        3.1.1 LP重构缺陷与改进剥层算法(QAC-LP)的提出
        3.1.2 LP和QAC-LP应变重构仿真分析
        3.1.3 QAC-LP算法适应性及特点分析
    3.2 多项式初始化(PFI)的优化算法
        3.2.1 PFI模拟应变分布的提出
        3.2.2 基于PFI的遗传算法重构仿真分析
        3.2.3 基于PFI的粒子群算法重构仿真分析
        3.2.4 PFI优化算法特点及适应性分析
    3.3 不同重构算法的比较
    3.4 本章小结
4 OLCR-FBG检测重构系统及应变调谐装置
    4.1 改进的OLCR-FBG检测系统
        4.1.1 系统基本组成
        4.1.2 系统工作流程及软件控制
    4.2 LabVIEW程序中重构算法的实现
        4.2.1 基于MATLAB的重构算法
        4.2.2 MATLAB程序在LabVIEW中的调用
    4.3 应变调谐装置
        4.3.1 悬臂梁调谐装置
        4.3.2 悬臂梁仿真分析与选择
        4.3.3 分布式检测用FBG选择
    4.4 本章小结
5 FBG分布式应变重构解调实验与结果分析
    5.1 OLCR-FBG系统性能测试与分析
        5.1.1 系统噪声测试
        5.1.2 OLCR-FBG系统干涉信号测试
        5.1.3 FBG反射谱
    5.2 OLCR-FBG系统的应变检测结果与分析
        5.2.1 FBG均匀应变检测
        5.2.2 FBG分布式应变检测
    5.3 误差源分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介

(5)光学低相干反射技术在FBG检测中的应用研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景、目的和意义
    1.2 FBG传感解调技术研究现状
        1.2.1 单点式传感解调技术
        1.2.2 准分布式传感解调技术
        1.2.3 分布式传感解调技术
    1.3 光学低相干反射技术发展应用现状
        1.3.1 光学低相干反射技术及其发展
        1.3.2 光学低相干反射技术在FBG检测中的应用现状
    1.4 本文主要研究内容和安排
2 FBG基本原理分析
    2.1 FBG光传输原理
        2.1.1 折射率建模
        2.1.2 耦合模理论和传输矩阵法
        2.1.3 反射谱模拟分析和比较
    2.2 FBG传感模型及模拟分析
        2.2.1 均匀应变传感模型
        2.2.2 非均匀应变传感模型
        2.2.3 温度传感模型及交叉敏感问题
    2.3 FBG解调和重构原理
        2.3.1 FBG解调原理
        2.3.2 FBG重构原理
    2.4 本章小结
3 基于OLCR的FBG检测系统原理
    3.1 OLCR-FBG检测系统基本原理
        3.1.1 OLCR工作原理
        3.1.2 OLCR应用于FBG检测
        3.1.3 改进OLCR结构和原理
    3.2 FBG检测方法
        3.2.1 FBG反射谱检测
        3.2.2 FBG均匀应变检测
        3.2.3 FBG非均匀应变检测
    3.3 本章小结
4 基于OLCR的FBG动态扫描检测系统设计
    4.1 总体结构设计
    4.2 系统硬件
        4.2.1 光源模块
        4.2.2 光无源器件模块
        4.2.3 机械平移台模块
        4.2.4 信号采集模块
        4.2.5 硬件模块调试
    4.3 系统软件
        4.3.1 FBG检测模块
        4.3.2 数据采集模块
        4.3.3 平移台控制模块
        4.3.4 信号分析模块
    4.4 本章小结
5 实验与结果分析
    5.1 实验装置设计
    5.2 系统性能测试与分析
        5.2.1 系统的噪声抑制能力
        5.2.2 系统的信号放大作用
        5.2.3 平移台振动的影响
    5.3 FBG反射谱测试与分析
        5.3.1 FBG仿真反射谱与实测反射谱
        5.3.2 FBG非补零反射谱与补零反射谱
        5.3.3 FBG实测反射谱与拟合反射谱
        5.3.4 FBG反射谱及Bragg波长重复性
    5.4 FBG应变测量与分析
        5.4.1 FBG均匀应变
        5.4.2 FBG非均匀应变
    5.5 误差源分析
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 本论文创新点
    6.3 展望
参考文献
附录A FBG应变实验数据
作者简介

(6)相位取样型光纤光栅多信道幅频与相频滤波性能研究(论文提纲范文)

摘要
英文摘要
第1章 绪论
    1.1 光纤光栅研究的背景及意义
    1.2 取样光纤光栅研究现状
    1.3 本文的主要工作
第2章 取样光纤光栅理论基础
    2.1 取样光纤光栅结构及傅里叶级数模型
    2.2 幅度取样光纤光栅频谱特性分析
    2.3 相位取样光纤光栅频谱特性分析
    2.4 幅度取样结合相位取样光纤光栅频谱特性分析
    2.5 本章小结
第3章 相位取样光纤光栅型常规带宽多信道滤波器的设计与仿真
    3.1 多信道相位取样型光纤光栅的理论基础
    3.2 模拟退火算法
    3.3 基于模拟退火算法设计相位取样光纤光栅型多信道滤波器
        3.3.1 离散相位取样下多信道幅频与相频响应
        3.3.2 连续相位取样下多信道幅频与相频响应
        3.3.3 引入啁啾后的多信道幅频与相频响应
    3.4 本章小结
第4章 相位取样光纤光栅型窄带多信道滤波器的设计与仿真
    4.1 光纤光栅中的π相移及其理论
    4.2 单个π相移型相位取样光纤光栅窄带多信道滤波器
        4.2.1 离散相位取样下窄带多信道幅频响应
        4.2.2 连续相位取样下窄带多信道幅频响应
    4.3 多个π相移型相位取样光纤光栅窄带透多信道滤波器
        4.3.1 离散相位取样下窄带多信道幅频响应
        4.3.2 连续相位取样下窄带多信道幅频响应
    4.4 π相移对窄带多信道相频响应的影响
    4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间完成与发表的论文及科研成果

(7)基于改进遗传算法双重约束的FBG应变分布重构研究(论文提纲范文)

1 引言
2 应变分布重构原理
    2.1 改进遗传算法
    2.2 基于双重约束的应变分布重构理论
3 应变分布重构仿真实验
    3.1 均匀应变荷载
    3.2 线性分布应变荷载
    3.3 二次函数分布应变荷载
    3.4 三次多项式分布应变荷载
    3.5 不同分布形式应变重构实验对比分析
4 压杆调谐实验
5 结论

(8)光纤Bragg光栅传感系统若干技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光纤光栅传感技术的应用概况
    1.3 FBG 传感系统相关技术研究现状
        1.3.1 FBG 封装技术研究现状
        1.3.2 FBG 解调技术研究现状
        1.3.3 FBG 光谱重构技术研究现状
        1.3.4 PCFBG 技术研究现状
    1.4 本文研究内容
第二章 FBG 封装技术研究
    2.1 FBG 传感原理
        2.1.1 FBG 应变传感原理
        2.1.2 FBG 温度传感原理
    2.2 FBG 温度封装技术研究
        2.2.1 工作原理
        2.2.2 FBG 温度增敏实验
        2.2.3 FBG 温度减敏研究
    2.3 FBG 应变封装技术研究
        2.3.1 工作原理
        2.3.2 增敏/减敏型应变传感器参数
        2.3.3 有限元分析
        2.3.4 实验研究
    2.4 本章小结
第三章 FBG 解调技术研究
    3.1 FBG 波长解调方法概述
        3.1.1 单光纤光栅的解调
        3.1.2 复用光纤光栅的解调
    3.2 基于级联长周期光栅的解调法
        3.2.1 解调原理
        3.2.2 解调系统的搭建
    3.3 实验研究
        3.3.1 温度解调实验
        3.3.2 静态应变解调实验
        3.3.3 振动监测实验
    3.4 解调系统的改进
        3.4.1 原理
        3.4.2 实验研究
    3.5 本章小结
第四章 FBG 参数重构研究
    4.1 粒子群优化算法
    4.2 量子粒子群优化算法
    4.3 均匀 FBG 参数重构的 PSO 和 QPSO 实现
        4.3.1 目标函数
        4.3.2 适应度函数
        4.3.3 仿真结果
    4.4 线性啁啾 FBG 参数重构的 PSO 和 QPSO 实现
        4.4.1 目标函数
        4.4.2 适应度函数
        4.4.3 仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 FBG 非均匀应变/温度重构研究
    5.1 FBG 非均匀应变/温度下反射谱计算
        5.1.1 FBG 非均匀应变下的反射谱
        5.1.2 FBG 非均匀温度下的反射谱
    5.2 基于 PSO 和 QPSO 的非均匀应变重构研究
        5.2.1 线性应变
        5.2.2 二次分布应变
        5.2.3 正弦分布应变
        5.2.4 不连续分布应变
        5.2.5 结果分析
    5.3 基于 PSO 和 QPSO 的非均匀温度重构研究
        5.3.1 线性温度
        5.3.2 二次分布温度
        5.3.3 正弦分布温度
        5.3.4 不连续分布温度
        5.3.5 结果分析
    5.4 本章小结
第六章 PCFBG 反射谱特性研究
    6.1 理论基础
        6.1.1 OptiFDTD 软件介绍
        6.1.2 耦合模理论
    6.2 数值模拟
        6.2.1 间隙孔半径变化对 PCFBG 反射谱的影响
        6.2.2 材料变化对 PCFBG 反射谱的影响
        6.2.3 空气孔塌陷对 PCFBG 反射谱的影响
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文的主要研究工作
    7.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(9)光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
Contens
第一章 绪论
    1.1 研究日的及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容及创新点
第二章 光纤光栅传感理论与反射光谱特性研究
    2.1 光纤光栅传输理论
    2.2 光纤光栅应变传感模型
    2.3 光纤光栅光谱特性分析
    2.4 两端固定压杆调谐光纤光栅试验
    2.5 本章小结
第三章 光纤光栅参数重构理论及其实现方法
    3.1 基于中心波长约束的光纤光栅参数重构理论
    3.2 光纤光栅参数重构数值试验及啁啾效应剔除方法
    3.3 光纤光栅参数重构试验验证
    3.4 本章小结
第四章 地下工程灾害实时监测新型光纤光栅传感器及系统
    4.1 基于有限元力学分析的光纤光栅传感器优化设计方法
    4.2 高灵敏度光纤光栅渗压传感器
    4.3 基于模型材料的光纤光栅应变传感器
    4.4 靶式光纤光栅流速传感器
    4.5 微型光纤光栅位移传感器与多点光纤光栅位移传感器
    4.6 多参数光纤光栅传感系统
    4.7 本章小结
第五章 光纤传感系统在地下工程地质灾害模型试验中的应用
    5.1 光纤光栅多参数传感系统在煤矿突涌水模型试验中的应用
    5.2 光纤光栅传感系统在温度法预测突水灾害模型试验中的应用
    5.3 光纤光栅传感系统在隧道围岩稳定性模型试验中的应用
    5.4 光纤光栅传感系统在分区破裂模型试验中的应用
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在读期间主要参与的科研项目
在读期间发表的论文
在读期间申请的专利
在读期间获得的奖励
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表

(10)基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构(论文提纲范文)

1 引言
2 光纤光栅的传输矩阵理论
3 算法分析
    3.1 遗传算法
    3.2 经典粒子群算法
    3.3 量子粒子群算法
4 应用量子粒子群算法重构光纤光栅参数
5 仿真结果与讨论
6 实验结果与分析
7 结论

四、一种基于模拟退火算法的光纤光栅参数重构方法(论文参考文献)

  • [1]巷道锚固岩体的光纤光栅智能感知机制及应用研究[D]. 薛广哲. 中国矿业大学, 2019(09)
  • [2]基于等截面矩形悬臂梁光纤光栅传感器性能分析与研究[D]. 杨爽. 中国科学技术大学, 2018(10)
  • [3]光纤光栅重构方法研究及实验[D]. 陈世凯. 国防科学技术大学, 2016(01)
  • [4]FBG分布式应变重构方法及解调应用研究[D]. 张良岳. 中国计量学院, 2016(04)
  • [5]光学低相干反射技术在FBG检测中的应用研究[D]. 孙杰. 中国计量学院, 2015(06)
  • [6]相位取样型光纤光栅多信道幅频与相频滤波性能研究[D]. 周丰洲. 西南交通大学, 2014(01)
  • [7]基于改进遗传算法双重约束的FBG应变分布重构研究[J]. 王静,王正方,隋青美,施斌,冯德军,陈宵,苗飞,贾磊,曹玉强. 中国激光, 2012(03)
  • [8]光纤Bragg光栅传感系统若干技术研究[D]. 邹红波. 南京航空航天大学, 2012(06)
  • [9]光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用[D]. 王静. 山东大学, 2011(12)
  • [10]基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构[J]. 韦芙芽,刘洪武,付春林. 中国激光, 2011(02)

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基于模拟退火算法的光纤布拉格光栅参数重构方法
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