【摘要】：分布式光纖測溫系統(tǒng)是基于光纖自發(fā)拉曼散射效應(yīng)和光時域反射技術(shù)的一種新型分布式實時傳感測溫技術(shù)。在研究分布式光纖測溫系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn),光電器件會受溫度影響并且隨著時間逐步老化,造成溫度校正系數(shù)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致測量輸出產(chǎn)生誤差。并且,隨著距離、時間等客觀因素,光纖在傳輸中也會產(chǎn)生一定的損耗。如果不采取措施進行改善,溫度測量將會產(chǎn)生誤差,進而使得分布式光纖測溫系統(tǒng)難以達到工業(yè)環(huán)境中長期在線運行的高精度測量要求。針對這個問題,文中提出了一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分布式光纖測溫系統(tǒng)非線性信號補償方法。首先,針對常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,對比總結(jié),選取合適的算法進行系統(tǒng)模型構(gòu)建。通過實驗仿真分析,將誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)二者在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、訓(xùn)練算法、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)資源利用和網(wǎng)絡(luò)效果等方面進行對比得出:徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對非線性連續(xù)函數(shù)泛化能力強、學(xué)習(xí)速度快、逼近精度高。徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特性使其具有比誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更強的活力。其次,設(shè)計基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分布式光纖測溫系統(tǒng)非線性信號補償模型。針對散布常數(shù)對徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的影響,基于反饋控制原理,控制誤差自動調(diào)整散布常數(shù),提高模型精度,加快網(wǎng)絡(luò)收斂,提升整體性能。實驗結(jié)果證明,散布常數(shù)為847時效果最好,誤差范圍由-10.382%~-0.875%提升到-0.966%~0.322%。與多項式擬合算法相比,多項式擬合模型誤差范圍在-5.107%~4.943%之間,二者誤差范圍相差十倍左右。因此,徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型良好的達到了系統(tǒng)所需的預(yù)測精度要求。最后,針對C++調(diào)用MATLAB引擎進行混合編程達到仿真平臺實現(xiàn)所產(chǎn)生的操作過于繁瑣,內(nèi)存利用過多,實驗條件嚴格等問題。將已訓(xùn)練完成的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行輸出函數(shù)設(shè)計,構(gòu)建基于輸出函數(shù)的分布式光纖測溫系統(tǒng)非線性信號補償模型。通過對界面的布局和控件程序的編寫,建立分布式光纖測溫系統(tǒng)非線性信號補償仿真平臺。通過文字提示進行信號補償操作,使觀察結(jié)果更加清晰,觀看圖形更加方便,實現(xiàn)人機交互的功能。同時,此輸出函數(shù)算法可以移植到其他平臺,如分布式光纖測溫系統(tǒng)主機。
【圖文】：

光纖后向散射示意圖

a 斯托克斯散射 b 反斯托克斯散射圖 2.2 拉曼散射中斯托克斯與反斯托克斯散射效應(yīng)能級圖Fig. 2.2 Stokes and anti-Stokes scattering effect energy level diagram in Raman scattering此過程產(chǎn)生的散射光稱為斯托克斯光，表達式為（2.1）：
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TP183

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