[发明专利]一种基于BP神经网络的光纤光栅传感系统及其解调方法

权利要求书

1.一种基于BP神经网络的光纤光栅传感系统，其特征在于，该系统包括依序连接的泵浦源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、第一光纤1×2耦合器(4)、光纤隔离器(6)以及可调谐F-P滤波器(5)组成的扫描光源(7)、第二光纤1×2耦合器(8)、光纤环形器(9)、光纤光栅传感器(10)、光电探测器阵列(11)、F-P标准具(12)、数据采集卡(13)、处理单元(14)以及信号发生模块(15)；其中，所述扫描光源(7)中的第一光纤1×2耦合器(4)与第二光纤1×2耦合器(8)连接，所述第二光纤1×2耦合器(8)的输出端分为两路，一路连接F-P标准具(12)；另一路连接光纤环形器(9)，所述光纤环形器9再分别连接光纤光栅传感器(10)、光电探测器阵列(11)；

所述数据采集卡(13)用于采集来自光电探测器阵列(11)的信号探测与采集结果；所述处理单元(14)用于处理信号探测与采集结果；

所述信号发生模块(15)用于产生方波和三角波，其中三角波用于对可调谐滤波器进行调制，方波用于采集卡的触发信号；

所述F-P标准具(12)，用于提供等光频间隔的梳状波长参考；

所述数据采集卡(13)，采集由光电探测器阵列得到的电压模拟信号；

所述处理单元(14)，采用计算机或嵌入式计算系统，用于对被测传感光纤光栅的波长进行解调；

所述信号发生模块(15)，用于产生方波和三角波，三角波用于对可调谐滤波器进行调制，方波用于采集卡的触发信号。

2.一种基于BP神经网络的光纤光栅传感系统的解调方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，泵浦源(1)发射出980nm波长的泵浦光，经过波分复用器(2)进入到掺铒光纤(3)中，并对其进行抽运；掺铒光纤(3)在泵浦光的作用下产生宽带受激辐射光，可调谐F-P滤波器(5)受到电压的调制对经过光纤隔离器(6)的宽带光进行波长调谐，形成扫描光源(7)；扫描光源7输出的光分为两路通过光纤光栅传感器(10)和F-P标准具(12)，通过光电探测器、LABVIEW程序和MATLAB程序将F-P标准具信号与光纤光栅传感信号至少进行采集、滤波、寻峰，得到F-P标准具干涉峰采样点横坐标，光纤光栅传感器的反射峰值采样点横坐标；

步骤二，建立三层BP神经网络，分别为输入层、隐含层和输出层；设定BP神经网络的各项参数包括迭代次数、误差指标、学习率，并对BP神经网络的全局参数、权值、阈值预先初始化；通过newff函数确定输入输出数据类型、输入/输出层的神经元数目，神经元变换函数和训练算法函数、目标精度等数值；

步骤三，通过train函数对网络进行训练，即：将采集到的F-P标准具干涉峰的采样点坐标作为样本输入，使用F-P标准具的干涉峰采样点-波长参考值作为训练样本进行训练，样本输出为F-P标准具标定文件中与样本输入中干涉峰对应的波长值；

步骤四，将光纤光栅传感器的峰值采样点作为目标输入，解调出光纤光栅传感器的中心波长作为目标输出，通过目标精度可以改变FBG解调精度。