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光纤受激布里渊散射的光信号特性分析 被引量:26
1
作者 张聪 余文峰 +1 位作者 夏珉 杨春华 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期363-366,共4页
为了研究抽运光的脉冲宽度对布里渊散射光的影响,对光纤传感系统中基于受激布里渊散射的三波耦合方程进行了分析,采用频域分析和一种微扰近似理论推导了散射光的近似表达式,然后通过数值计算分析了散射光随着脉冲宽度的变化规律。结果表... 为了研究抽运光的脉冲宽度对布里渊散射光的影响,对光纤传感系统中基于受激布里渊散射的三波耦合方程进行了分析,采用频域分析和一种微扰近似理论推导了散射光的近似表达式,然后通过数值计算分析了散射光随着脉冲宽度的变化规律。结果表明,在宽度接近于20ns(声子寿命)的脉冲下,散射谱出现多波峰结构;当宽度越来越接近于40ns时,主波峰逐渐增大,次波峰逐渐减小;当采用的脉冲宽度远远大于声子寿命时,散射谱只出现一个波峰并且维持一个波峰不变。此研究为传感中选取合适的脉冲宽度提供了参考。 展开更多
关键词 非线性光学 受激布里渊散射 三波耦合方程 布里渊频谱 多峰结构
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一种新的光纤布里渊传感散射谱拟合方法 被引量:17
2
作者 肖尚辉 李立 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期897-900,904,共5页
讨论了应用于光纤分布式布里渊传感散射谱最优化拟合的Levenberg-Marquardt(L-M)非线性最小二乘算法。分析并推导了一种可较好地反映入纤脉冲宽度越来越窄所引起的光纤分布式布里渊传感散射谱形状变化的Pseu-do-Voigt分析拟合模型。由... 讨论了应用于光纤分布式布里渊传感散射谱最优化拟合的Levenberg-Marquardt(L-M)非线性最小二乘算法。分析并推导了一种可较好地反映入纤脉冲宽度越来越窄所引起的光纤分布式布里渊传感散射谱形状变化的Pseu-do-Voigt分析拟合模型。由调制脉冲光和调制器泄漏连续光共同作用所产生的光纤分布式布里渊传感散射谱应为Lorentzian型谱和Gaussian型谱的线性权重组合。Gaussian型函数部分可视为Lorentzian型函数谱的近似修正处理。基于L-M算法对光纤布里渊传感散射谱采样数据进行了曲线拟合和最优化参数估计,所得到的结果与理论分析情况吻合。 展开更多
关键词 光纤分布式传感 LEVENBERG-MARQUARDT算法 布里渊散射谱 Pseudo-Voigt型曲线
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基于Lorentzian模型与伪Voigt模型的谱拟合算法的准确性比较
3
作者 莫巧灵 《光通信技术》 北大核心 2024年第1期46-50,共5页
为了比较基于Lorentzian模型与伪Voigt模型的2种谱拟合算法的准确性,基于布里渊散射的分布式光纤传感原理,首先比较了实测布里渊谱的Lorentzian模型和伪Voigt模型的计算结果,然后通过伪Voigt模型数值生成了具有不同形状和信噪比的布里渊... 为了比较基于Lorentzian模型与伪Voigt模型的2种谱拟合算法的准确性,基于布里渊散射的分布式光纤传感原理,首先比较了实测布里渊谱的Lorentzian模型和伪Voigt模型的计算结果,然后通过伪Voigt模型数值生成了具有不同形状和信噪比的布里渊谱,并分别采用基于Lorentzian模型与伪Voigt模型的谱拟合算法计算了布里渊频移。最后,对这2种算法的准确性进行了比较。仿真结果表明,在不同布里渊谱形状和信噪比条件下,基于Lorentzian模型与伪Voigt模型的谱拟合算法的计算准确性相近,但前者的计算量小于后者。 展开更多
关键词 布里渊谱 布里渊频移 分布式光纤传感 Lorentzian模型 伪Voigt模型
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基于斜坡法的智能化架空线路应变快速感知
4
作者 陈丽光 廖子熙 +3 位作者 曾夏叶 王曦彤 黄青平 赵丽娟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期127-134,共8页
为了提高输电线路状态感知实时性,将单斜坡法和基于伪Voigt模型的最小二乘谱拟合法用于架空线路复合光纤应变的测量,基于实测布里渊谱系统,研究了工作点增益的信噪比和布里渊频移对单斜坡法准确性的影响。结果表明,随着工作点增益信噪... 为了提高输电线路状态感知实时性,将单斜坡法和基于伪Voigt模型的最小二乘谱拟合法用于架空线路复合光纤应变的测量,基于实测布里渊谱系统,研究了工作点增益的信噪比和布里渊频移对单斜坡法准确性的影响。结果表明,随着工作点增益信噪比增加,布里渊频移误差近似成指数规律减小;随着布里渊频移与工作点频率之差的增加,布里渊频移误差先快速下降,然后略有增加;当工作点处布里渊增益的信噪比不小于25 dB且工作点频率始终小于(或大于)布里渊频移时,单斜坡法应变误差小于60με;根据不同布里渊频移下60με对应的临界信噪比,可插值获得不同情况下对应的临界信噪比;单斜坡法的谱测量时间和计算时间分别为谱拟合法的1/161和1/600左右。该工作为提高智能化光纤复合架空线路态势感知实时性奠定了基础。 展开更多
关键词 传感器技术 智能化光纤复合架空线路 布里渊谱 斜坡法 应变 快速感知
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基于广义回归神经网络提取布里渊谱的应变特征 被引量:2
5
作者 张志辉 张鹏 韩顺利 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期152-157,共6页
基于光纤应变分布与布里渊散射谱频移的关系,提出了利用广义回归神经网络提取布里渊谱的应变特征方法。将布里渊谱的频率、增益分别作为广义回归神经网络的输入矢量和目标矢量,对广义回归神经网络进行训练和仿真,计算出调节权值和阈... 基于光纤应变分布与布里渊散射谱频移的关系,提出了利用广义回归神经网络提取布里渊谱的应变特征方法。将布里渊谱的频率、增益分别作为广义回归神经网络的输入矢量和目标矢量,对广义回归神经网络进行训练和仿真,计算出调节权值和阈值,从而获得更加精确的布里渊谱频移。仿真实验结果和理论分析表明,与非线性最小二乘法、反向传播神经网络、径向基函数网络预测布里渊谱的应变特征相比,广义回归神经网络能够获得更精确的布里渊谱特征,相应的光纤应力误差最小,在1%之内。 展开更多
关键词 光纤光学 布里渊谱 广义回归神经网络 光纤传感器
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多模布里渊光时域反射系统的建模分析与计算
6
作者 李永倩 李晓娟 +1 位作者 张淑娥 曹翠新 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期30-38,共9页
提出了一种基于多模法布里-珀罗激光器外调制的移频本地外差检测布里渊光时域反射系统,分析了系统提高光纤受激布里渊散射阈值和移频本地外差检测的原理;推导了系统信噪比的数学表达式,研究了布里渊叠加谱峰功率和谱宽、系统信噪比和频... 提出了一种基于多模法布里-珀罗激光器外调制的移频本地外差检测布里渊光时域反射系统,分析了系统提高光纤受激布里渊散射阈值和移频本地外差检测的原理;推导了系统信噪比的数学表达式,研究了布里渊叠加谱峰功率和谱宽、系统信噪比和频移测量精度与纵模数的关系,以及实现最优测量精度时纵模数与脉冲宽度的关系,得到了相应的拟合公式。结果表明,选用纵模间隔0.141nm的多模激光器和单纵模峰值功率100mW、脉冲宽度50ns的入纤脉冲时,随着纵模数的增加,25km光纤末端的系统信噪比、温度和应变测量精度均得到了明显提高,且纵模数为20时,系统信噪比相对于单纵模增加11.73dB,温度和应变测量精度分别达到最佳值3.2℃和70.8με;最佳频移测量精度随脉冲宽度的增大先快速提高,后趋近于恒定值2.9 MHz。 展开更多
关键词 光纤光学 布里渊散射 多纵模法布里-珀罗激光器 布里渊谱 系统信噪比 最佳纵模数
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晶体薄膜的声子布里渊光谱研究 被引量:1
7
作者 黄建平 王麓雅 李桂梅 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期332-334,365,共4页
以声子格林函数理论为基础 ,研究了简立方晶体薄膜的声子结构 ,推导了简立方晶体薄膜的声子布里渊光谱的线形公式 ,并给出了数值计算的结果。计算结果表明 ,在晶体薄膜中 ,除了长波长声子外 ,短波长声子也参与了布里渊散射 ,致使布里渊... 以声子格林函数理论为基础 ,研究了简立方晶体薄膜的声子结构 ,推导了简立方晶体薄膜的声子布里渊光谱的线形公式 ,并给出了数值计算的结果。计算结果表明 ,在晶体薄膜中 ,除了长波长声子外 ,短波长声子也参与了布里渊散射 ,致使布里渊光谱发生了分裂 ,分裂间隔与晶体薄膜厚度成反比。 展开更多
关键词 晶体薄膜 声子 格林函数 布里渊光谱
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纳米晶体颗粒的声子布里渊光谱研究
8
作者 黄建平 王麓雅 李桂梅 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期207-210,共4页
以声子格林函数理论为基础 ,推导了简立方纳米晶体颗粒的声子布里渊光谱的线形公式 ,并给出了数值计算的结果。计算结果表明 ,在纳米晶体颗粒中 ,声子能带分裂为一系列能级 ,由于平移对称性被破坏 ,准动量不再守恒 ,除了长波长声子外 ,... 以声子格林函数理论为基础 ,推导了简立方纳米晶体颗粒的声子布里渊光谱的线形公式 ,并给出了数值计算的结果。计算结果表明 ,在纳米晶体颗粒中 ,声子能带分裂为一系列能级 ,由于平移对称性被破坏 ,准动量不再守恒 ,除了长波长声子外 ,短波长声子也参与了布里渊散射 ,致使布里渊光谱发生了分裂和蓝移 ,分裂间隔和蓝移随纳米晶体颗粒尺寸的减小而增加 ,该项研究成果可应用于纳米晶体颗粒尺寸的测量。 展开更多
关键词 纳米晶体颗粒 布里渊光谱 声子
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基于WRF模式高光谱分辨率测温激光雷达系统分析
9
作者 赵延鹏 卜令兵 +3 位作者 孙博爱 王元庆 林雪飞 梁琨 《激光技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期40-47,共8页
为了解析大气瑞利-布里渊散射光谱并获取0 km~16 km的大气垂直温度廓线,采用基于菲索干涉仪结合光电倍增管阵列的高光谱分辨率测温激光雷达(HSRL)对不同季节环境下的温度反演能力及系统误差进行了理论分析,得到了利用大气瑞利-布里渊散... 为了解析大气瑞利-布里渊散射光谱并获取0 km~16 km的大气垂直温度廓线,采用基于菲索干涉仪结合光电倍增管阵列的高光谱分辨率测温激光雷达(HSRL)对不同季节环境下的温度反演能力及系统误差进行了理论分析,得到了利用大气瑞利-布里渊散射光谱在结合Tenti S6模型进行拟合的情况下,不同的大气模型对温度廓线拟合的影响结果。结果表明,使用US76大气模型结合Tenti S6模型,经10000次脉冲积分后,在0 km~16 km范围内的最大随机误差为1.1 K;使用天气预报模式(WRF)提供的温压场代替US76模型的温压场进行模拟,随机误差随季节略有不同,春季不超过0.65 K,夏季不超过0.98 K,秋季不超过0.59 K,冬季不超过0.63 K;使用WRF模式进行HSRL系统探测能力评估结果优于使用US76的评估结果,若精选不同天气类型,该方法还可以拓展到评估不同季节下HSRL的随机误差,体现了将WRF模式用于HSRL评估的优势。该研究为HSRL测温系统在不同季节下的工作能力评估提供了参考。 展开更多
关键词 大气光学 高光谱分辨率激光雷达 瑞利-布里渊光谱 大气模型
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Comprehensive wind correction for a Rayleigh Doppler lidar from atmospheric temperature and pressure influences and Mie contamination 被引量:3
10
作者 上官明佳 夏海云 +5 位作者 窦贤康 王冲 裘家伟 张云鹏 舒志峰 薛向辉 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第9期271-275,共5页
A correction considering the effects of atmospheric temperature, pressure, and Mie contamination must be performed for wind retrieval from a Rayleigh Doppler lidar(RDL), since the so-called Rayleigh response is dire... A correction considering the effects of atmospheric temperature, pressure, and Mie contamination must be performed for wind retrieval from a Rayleigh Doppler lidar(RDL), since the so-called Rayleigh response is directly related to the convolution of the optical transmission of the frequency discriminator and the Rayleigh–Brillouin spectrum of the molecular backscattering. Thus, real-time and on-site profiles of atmospheric pressure, temperature, and aerosols should be provided as inputs to the wind retrieval. Firstly, temperature profiles under 35 km and above the altitude are retrieved, respectively,from a high spectral resolution lidar(HSRL) and a Rayleigh integration lidar(RIL) incorporating to the RDL. Secondly,the pressure profile is taken from the European Center for Medium range Weather Forecast(ECMWF) analysis, while radiosonde data are not available. Thirdly, the Klett–Fernald algorithms are adopted to estimate the Mie and Rayleigh components in the atmospheric backscattering. After that, the backscattering ratio is finally determined in a nonlinear fitting of the transmission of the atmospheric backscattering through the Fabry–Perot interferometer(FPI) to a proposed model.In the validation experiments, wind profiles from the lidar show good agreement with the radiosonde in the overlapping altitude. Finally, a continuous wind observation shows the stability of the correction scheme. 展开更多
关键词 Rayleigh Doppler lidar Rayleigh–brillouin spectrum temperature PRESSURE Mie contamination
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基于径向基函数神经网络的传感布里渊散射谱特征提取 被引量:12
11
作者 刘银 付广伟 +1 位作者 张燕君 毕卫红 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期62-68,共7页
基于布里渊效应的分布式光纤传感器以其可在沿光纤中同时获得被测量场时间和空间上的连续分布信息,成为当前国际的研究热点。根据光纤中布里渊散射谱的传输特点和高精度特征提取的要求,提出了利用莱文伯-马夸特(L-M)算法调节权值的径向... 基于布里渊效应的分布式光纤传感器以其可在沿光纤中同时获得被测量场时间和空间上的连续分布信息,成为当前国际的研究热点。根据光纤中布里渊散射谱的传输特点和高精度特征提取的要求,提出了利用莱文伯-马夸特(L-M)算法调节权值的径向基函数神经网络(RBFN)对布里渊散射谱进行特征提取。通过与反向传播(BP)神经网络、五次多项式曲线拟合法和三次样条插值法进行预测比较,在中心频率为11.213GHz,权重比为4∶1的仿真散射谱模型中,本方法相对误差最小,仅0.0015179%,温度相对误差仅为0.152℃,且拟合度较好。在不同脉宽和不同温度下的同一检测系统中,前者的综合评价指标优于其他三种拟合方法。数值分析和实验研究均表明径向基函数神经网络适用于对布里渊散射谱进行拟合,有效提高了预测精度。 展开更多
关键词 光纤光学 布里渊散射谱 径向基函数神经网络 拟合 分布式光纤传感器
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Hybrid algorithm combining genetic algorithm with back propagation neural network for extracting the characteristics of multi-peak Brillouin scattering spectrum 被引量:8
12
作者 Yanjun ZHANG Jinrui XU +2 位作者 Xinghu FU Jinjun LIU Yongsheng TIAN 《Frontiers of Optoelectronics》 EI CSCD 2017年第1期62-69,共8页
In this study, a hybrid algorithm combining genetic algorithm (GA) with back propagation (BP) neural network (GA-BP) was proposed for extracting the characteristics of multi-peak Brillouin scattering spectrum. S... In this study, a hybrid algorithm combining genetic algorithm (GA) with back propagation (BP) neural network (GA-BP) was proposed for extracting the characteristics of multi-peak Brillouin scattering spectrum. Simulations and experimental results show that the GA-BP hybrid algorithm can accurately identify the position and amount of peaks in multi-peak Brillouin scattering spectrum. Moreover, the proposed algorithm obtains a fitting degree of 0.9923 and a mean square error of 0.0094. Therefore, the GA-BP hybrid algorithm possesses a good fitting precision and is suitable for extracting the characteristics of multi-peak Brillouin scattering spectrum. 展开更多
关键词 fiber optics brillouin scattering spectrum genetic algorithm (GA) back propagation (BP) neural network multi-peak spectrum
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基于BOTDA技术的分布式光纤温度传感试验系统 被引量:10
13
作者 黄军芬 黄民双 +2 位作者 冯音琦 薛龙 孙亚玲 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2011年第2期6-8,共3页
建立了基于BOTDA(布里渊光时域分析技术)的分布式传感实验系统,该系统由150 mW窄带激光器、50 mW窄带激光器、声光调制器、脉冲发生器、环形器、频率计数器、光电探测器及相应光学器件组成。进行了温度传感试验,获得传感光纤处于25℃、3... 建立了基于BOTDA(布里渊光时域分析技术)的分布式传感实验系统,该系统由150 mW窄带激光器、50 mW窄带激光器、声光调制器、脉冲发生器、环形器、频率计数器、光电探测器及相应光学器件组成。进行了温度传感试验,获得传感光纤处于25℃、35℃、45℃及55℃时的布里渊频移谱,通过对不同温度下频移谱峰值进行拟合得出该系统的温度系数。进行了分布式光纤温度传感试验,将传感光纤分成3段,中间段置于温控箱中,调节温控箱的温度,使中间段温度不同于其他两段,扫描泵浦激光频率,使得处于室温下的传感光纤中发生受激布里渊散射,利用示波器获取了当光脉冲为2μs时系统输出电压信号波形。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 洛仑兹函数拟合 布里渊频谱 温度分辨率
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基于GA-QPSO混合算法的Brillouin散射谱特征提取方法 被引量:10
14
作者 张燕君 徐金睿 付兴虎 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期138-147,共10页
提出了一种将遗传算法(GA)和量子粒子群(QPSO)算法相结合的新优化算法,该算法通过运用GA中的交叉和变异算子操作来优化QPSO算法,提高QPSO的全局搜索能力,克服其易陷入局部极值的缺点。将其应用到PseudoVoigt型布里渊散射谱特征提取,对... 提出了一种将遗传算法(GA)和量子粒子群(QPSO)算法相结合的新优化算法,该算法通过运用GA中的交叉和变异算子操作来优化QPSO算法,提高QPSO的全局搜索能力,克服其易陷入局部极值的缺点。将其应用到PseudoVoigt型布里渊散射谱特征提取,对不同权重比、不同线宽和不同信噪比下的布里渊散射谱进行了参数估计和分析,通过采集不同温度时的布里渊散射谱实验数据,利用GA-QPSO算法对实验数据进行处理。实验结果表明,利用GA-QPSO算法可以提高布里渊散射谱的频移提取精度,当温度为25℃时,频移拟合误差最大为2.18 MHz,且随着温度的升高,平均拟合误差逐渐减小,在80℃时的频移拟合误差最大为0.065 MHz。因此,将该算法用于布里渊散射温度和应变传感系统,在提高空间分辨率、检测精度等方面具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤光学 分布式光纤传感 布里渊散射谱 遗传算法 量子粒子群算法 温度
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基于TTDF和CNS算法的多路BOTDR散射谱信息高精度分析研究 被引量:10
15
作者 张燕君 刘文哲 +1 位作者 付兴虎 毕卫红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1802-1807,共6页
传统的BOTDR光纤传感系统采用单路传感光纤实现对信息特征的测量,交叉敏感等不可控因素会使散射谱拟合精度较低,信息分析偏差较大。设计了一种同时对多路传感信息进行检测的BOTDR系统。针对基于布里渊光时域反射(BOTDR)的多路传感散射... 传统的BOTDR光纤传感系统采用单路传感光纤实现对信息特征的测量,交叉敏感等不可控因素会使散射谱拟合精度较低,信息分析偏差较大。设计了一种同时对多路传感信息进行检测的BOTDR系统。针对基于布里渊光时域反射(BOTDR)的多路传感散射谱高精度特征提取的要求,提出了一种三次数据融合(TTDF)与布谷鸟牛顿搜索(CNS)相结合的散射谱信息分析方法。该方法利用TTDF对信息数据的融合能力,根据狄克逊准则和格拉布斯准则,剔除了异常值的影响,减小了传感信号的误差;采用布谷鸟牛顿搜索算法进行频谱拟合,不仅通过布谷鸟的智能搜索能力得到全局最优解,而且以该最优解作为牛顿算法的初值进行局部寻优,保证了频谱拟合的精度,提高了布里渊散射谱信息分析的准确度。在温度信息散射谱线性权重比为1∶9的情况下,分析了不同线宽散射谱信息的提取。采用该方法进行多路数据融合的方差约为0.003 0,散射谱的中心频率约为11.213GHz,温度误差小于0.15K。理论分析和仿真结果表明,将此方法用于基于布里渊光时域反射的多路分布式光纤传感系统,可有效提高多路传感信号的准确度和布里渊散射谱信息分析的精确度。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊散射谱 三次数据融合 布谷鸟牛顿智能算法
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基于互相关卷积与高阶矩质心计算的布里渊散射谱特征提取 被引量:8
16
作者 尚秋峰 胡雨婷 刘薇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期235-242,共8页
针对目前布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统存在的实时性较差的问题,为了缩短测量时间,提出一种基于互相关卷积与高阶矩质心计算相结合的布里渊散射谱特征提取方法。首先将布里渊散射谱沿光纤的扫频数据与理想Lorentz曲线作互... 针对目前布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统存在的实时性较差的问题,为了缩短测量时间,提出一种基于互相关卷积与高阶矩质心计算相结合的布里渊散射谱特征提取方法。首先将布里渊散射谱沿光纤的扫频数据与理想Lorentz曲线作互相关卷积,然后利用卷积结果峰值附近的理想Lorentz线型特征进行高阶矩质心提取,并将提取结果作为布里渊频移(BFS)的估计值;其次,搭建1.5km的瑞利BOTDA温度传感系统对所提算法进行可行性验证。结果表明:不同于常用的Lorentz拟合(LCF),所提算法避免了复杂的迭代求解所造成的测量时间延长,具有良好的实时性与测量精度,选取恰当的数据点数与阶数可将误差控制在小于1 MHz;当进行长距离高分辨率的动态测量而不得不加大扫频间隔以减少测量时间时,所提算法的测量误差远小于基于莱文伯-马奈特(LM)算法的LCF的测量误差。 展开更多
关键词 散射 布里渊光时域分析 互相关卷积 布里渊散射谱 质心计算 高阶矩
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基于自适应变异果蝇优化算法和广义回归神经网络的布里渊散射谱特征提取 被引量:9
17
作者 张燕君 刘文哲 +1 位作者 付兴虎 毕卫红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2916-2923,共8页
针对布里渊光时域反射光纤传感系统散射谱的高精度特征提取的要求,提出了一种基于自适应变异果蝇优化算法和广义回归神经网络的布里渊散射谱特征提取算法。不仅利用了广义回归神经网络在逼近能力、学习速度、模型的泛化等方面具有的优势... 针对布里渊光时域反射光纤传感系统散射谱的高精度特征提取的要求,提出了一种基于自适应变异果蝇优化算法和广义回归神经网络的布里渊散射谱特征提取算法。不仅利用了广义回归神经网络在逼近能力、学习速度、模型的泛化等方面具有的优势,而且采用搜索能力较强的自适应变异果蝇优化算法进一步增强了神经网络的学习能力,从而提高了布里渊散射谱的拟合度和频移提取的准确度。在布里渊散射谱中心频率为11.213GHz,线宽为40~50,30~60和20~70 MHz的散射谱白噪声实验模型中,将新算法分别与基于有限元分析的Levenberg-Marquardt拟合法、粒子群优化和拉凡格式混合拟合法、最小二乘法进行预测比较,新算法获得的最大拟合频移误差为0.4MHz,平均拟合度为0.991 2,均方根误差为0.024 1。仿真结果表明所提出的算法拟合度较好,绝对误差小。因此,将此算法用于基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感系统,可有效提高布里渊散射谱的拟合度和频移提取的准确度。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊散射谱 自适应变异果蝇算法 广义回归神经网络
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少模光纤的不同模式布里渊散射特性 被引量:7
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作者 张燕君 高浩雷 +1 位作者 付兴虎 田永胜 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期176-182,共7页
少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频... 少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频移、线宽、峰值增益等参数进行了分析.首先对少模光纤进行了模式分析,其次分析了少模光纤不同模式的频移、线宽、增益的数学模型,以及不同模式叠加的布里渊散射谱频移、线宽、增益.结果表明:少模光纤各模式布里渊散射谱的频移在10.19—10.23 GHz范围内,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射谱的线宽在32—34 MHz,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射增益谱相对幅度因为模式阶数的减小而增大.少模光纤中各个模式布里渊增益谱和多模式联运布里渊增益谱均符合洛伦兹曲线分布,多模式联运导致布里渊增益谱线宽展宽,且多模式联运布里渊增益谱相对振幅一般小于单个模式的布里渊相对振幅. 展开更多
关键词 少模光纤 布里渊散射 波动光学 布里渊增益谱
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多模光纤布里渊散射谱及阈值理论计算 被引量:6
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作者 赵丽娟 李永倩 徐志钮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第B12期93-98,共6页
从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型,分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值,并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对... 从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型,分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值,并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对多模光纤受激布里渊散射阈值的影响。结果表明,多模光纤多个模式布里渊散射谱叠加造成其总的布里渊散射谱展宽,不再满足洛伦兹分布,其线宽增加至原来数倍、峰值增益和频移降低;渐变折射率多模光纤SBS阈值一般在80 m W以上,远大于单模光纤;纤芯直径相同时,相比于阶跃折射率多模光纤,数值孔径对渐变折射率多模光纤SBS阈值的影响较大,后者更易发生受激布里渊散射效应。理论计算与已报道测量结果的比较验证了理论分析的正确性。文中研究为建立基于多模光纤的布里渊散射分布式传感系统奠定了理论基础。 展开更多
关键词 多模光纤 布里渊散射谱 受激布里渊散射阈值 数值孔径
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粒子群优化和拉凡格氏混合优化算法提取传感布里渊散射谱特征的方法 被引量:7
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作者 刘银 张燕君 +4 位作者 李达 张书国 付广伟 付兴虎 毕卫红 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期206-213,共8页
在基于布里渊散射的分布式光纤传感系统中,沿途光电检测信号信噪比(SNR)过低为被测量的信息反演带来困难。针对高精度解调传感布里渊散射谱的布里渊频偏量的需求,提出了一种利用粒子群优化(PSO)和拉凡格氏(L-M)混合优化算法对传感散射... 在基于布里渊散射的分布式光纤传感系统中,沿途光电检测信号信噪比(SNR)过低为被测量的信息反演带来困难。针对高精度解调传感布里渊散射谱的布里渊频偏量的需求,提出了一种利用粒子群优化(PSO)和拉凡格氏(L-M)混合优化算法对传感散射谱进行特征提取的方法。利用PSO算法粗调得到一组全局最优解,再以全局最优解作为L-M算法的初值,最终将L-M算法的运算结果作为结果输出。它克服了PSO算法过早收敛于局部极值和L-M算法依赖初值的问题,保证了求解的速度和精度。数值分析表明,新算法适合对不同权重比、不同线宽和低SNR、大测量范围情况下的散射谱进行参数估计,并且在SNR为10dB的情况下得到的绝对误差仅为2.18838MHz,优于其他两种算法。实验研究表明新算法适用于多种脉宽状况下的布里渊散射谱的特征提取,并可有效提高预测精度。 展开更多
关键词 光谱学 布里渊散射谱 粒子群优化算法 拉凡格氏算法 分布式光纤传感
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