基于混沌遗传算法的非均匀应变分布重构研究

针对基本遗传算法在解决实际最优化问题时可能存在的收敛速度慢、易于陷入局部最优解等问题,提出从适应度排序标定和混沌算子嵌入两方面进行算法性能的改进。前者避免了传统适应度值计算方法中较小目标函数值导致的具有过大适应度值的个体对种群进化方向的影响,使得种群始终能够保持恒定的进化压差促进最优解的搜索;后者则增强了遗传算法局部搜索的能力,从而提高了近似最优解向全局最优解转化的可能性。在此基础上,建立了一种基于混沌遗传算法的光纤布拉格光栅(FBG)轴向非均匀应变分布重构方法,仿真算例表明,混沌遗传算法有效改善了非均匀应变分布重构算法的收敛性能,提高了重构的精度。讨论了算法中相关参数的设置对非均匀应变分布重构精度的影响。     

FBG轴向非均匀应变分布的遗传规划重构方法

针对现有的光纤Bragg光栅轴向非均匀重构方法需预先对应变分布形式做假设而实际结构中应变分布是任意的这一问题,基于新兴的遗传规划(GP)算法,提出一种重构FBG轴向非均匀应变分布的方法,利用GP自动设计并优化应变分布的函数表达式,使应变重构的空间分辨率可以达到任意值。多种应变分布形式下的应变重构仿真结果表明,GP方法可以有效地进行光栅轴向非均匀应变分布的连续重构,精度和计算效率较现有方法有明显提高。     

基于粒子群算法的非均匀稀布阵列综合

给出了一种基于粒子群算法的非均匀稀布阵列综合方法,设计有最小阵元间距约束的稀布阵,通过加入间距约束向量改进了适应度算法,不仅减小了布阵空间,而且消除了优化过程中的不合格个体。在给定阵列孔径和阵元数的条件下,实现了最小阵元间距约束下抑制栅瓣,降低旁瓣电平的阵列综合。通过仿真实例,验证了此方法的高效可行性。     

均匀搜索粒子群算法的收敛性分析

本文将均匀搜索粒子群算法(Uniform search Particle Swarm Optimization,简称UPSO)的位置更新公式变换为一个差分方程,求解差分方程得到非递推的位置更新公式,推导解的收敛条件并求出了UPSO对学习系数c及惯性系数w的收敛区域,最后通过6个Benchmark函数仿真实验对收敛区域的正确性进行验证,实验结果表明学习系数和惯性系数在收敛区域内时的UPSO收敛,不在收敛区域外时UPSO发散.     

均匀搜索粒子群算法

针对基本粒子群优化算法容易陷入局部最优解的问题,本文定义了PSO粒子搜索中心的概念,并对其随机状态下粒子搜索中心在全局最优解与局部最优解之间的概率密度进行了计算,在此基础上提出了粒子搜索中心在两个最优解之间均匀分布的均匀搜索粒子群算法,并通过7个Benchmark函数与基本PSO算法进行了对比实验及算法分析,实验分析结...     

基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构

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%。     

基于FBG的复合材料环形构件残余应变研究

为了解决因碳纤维/环氧树脂复合材料构件中树脂基体与碳纤维间的热膨胀系数存在差异, 热压成型后, 内部未释放的残余应力会使材料构件发生残余应变, 造成构件变形、影响制品质量的问题, 采用光纤布喇格光栅(FBG)传感器在线监测实验研究和有限元仿真分析相结合的研究方法, 进行了理论分析和实验验证, 采集了碳纤维/环氧树脂复合材料环形构件热压罐成型后表面残余应变变化实时数据。结果表明, 该构件下法兰根部应变释放情况复杂, 靠近支承位置处的残余应变释放受阻, 而其余监测点位的残余应变普遍在30με~90με的范围内, 与仿真结果相符; FBG传感器能对构件成型后残余应变释放历程进行多点位实时在线监测, 并实现对构件整体应变分布的分析和预警。该研究具有一定科学研究和工程应用意义。     

腐蚀型FBG在非均匀液相介质下的数值响应特性

基于光波导理论和传输矩阵法,研究了光纤Bragg光栅(FBG)折射率传感器在非均匀液相介质下的响应特性。在数值计算中,分别考虑高折射率区(1.42～包层折射率)和低折射率区(1.33～1.36)两种情况,并假设非均匀液相介质的折射率分布为线性函数,仿真结果表明,FBG的反射谱特性强烈依赖于介质折射率分布函数的某些特征参数,比如折射率沿FBG轴向的分布梯度、折射率在FBG两端的差值。研究结果对FBG折射率传感器在生化传感中的应用具有一定意义。     

基于多子群竞争进化规划算法的光纤光栅设计

从光栅传输矩阵分析法出发,提出了一种基于多子群竞争进化规划算法的光纤Bragg光栅(FBG)设计方法,进而设计了用于滤波的均匀FBG和用于色散补偿的啁啾FBG(CFBG)的结构参数.结果表明,本文设计方法可直接确定FBG的结构参数,在不同的设计精度要求下所设计的FBG分析曲线与目标曲线吻合很好,所采用算法具有比传统的进化规划算法快几10倍的收敛速度和更好的稳定性.     

基于光纤法布里-珀罗滤波器的便携式近红外光谱仪

介绍一种以光纤法布里-珀罗(FFP)滤波器为核心的便携式近红外光谱仪的设计方法。为克服FFP控制电压和扫描波长之间的迟滞和非线性效应, 实现光谱仪扫描波长的准确定位, 采用一组光纤光栅（FBG）的中心波长为参考, 利用粒子群优化（PSO）算法对每个FBG中心波长进行准确定位。在此基础上, 采用多项式拟合技术, 实现了在每一个FFP扫描周期内, 在线建立FFP扫描波长与其控制电压间的关系模型, 从而构建了一种准确度高、小型便携的近红外光谱仪。实验证明该光谱仪扫描波长范围为1490～1590 nm, 波长测量误差低于0.15 nm, 波长分辨率小于0.4 nm。     

A Novel Temperature-Compensated, Intensity-Modulated Fiber Bragg Grating Sensor System

An intensity-modulated, fiber Bragg grating （FBG） sensor system based on radio-frequency （RF） signal measurement is presented. The RF signal is generated at a photodetector by two modulated optical signals reflected from the sensing FBG and a reference one. Bragg wavelength shift of the sensing FBG changes intensity of the RF signal by changing phase difference between the two optical signals, with temperature effect being compensated automatically by the reference FBG, Strain measurement with a maximum sensitivity of -0.34 μV/με has been achieved.     

光纤布拉格光栅应变传感器的灵敏性及疲劳可靠性研究

分别采用金属和聚合物材料研究了封装材料对布拉格光纤光栅(FBG)传感器灵敏性的影响,并通过加速疲劳实验对传感器安装工艺的疲劳可靠性进行了研究。结果表明：焊接安装的金属封装FBG应变传感器具有良好的灵敏性及其长期稳定性,是海洋结构、桥梁等动载环境下工作的结构长期安全监测的理想器件。     

用于分析双波长光纤光栅的矩阵运算法

本文提出了可分析双波长光纤光栅的短阵运算法,将光纤光栅分成许多薄层,每一薄层中的折射率近似为恒定的,薄层用传输矩阵表示,所有的矩阵相乘,可得到整光栅的传输特性,数值模拟结果表明,这种方法适用于双波工光纤光栅的分析。