李志斌,刘 畅,黄启韬

(上海电力学院自动化工程学院,上海 200090)

1 引 言

光纤布拉格光栅(FBG)是一种新型光学传感元件,利用其反射光谱波峰的中心波长偏移量与被检物理量之间的对应关系[1-2],实现对传感参量(例如温度、湿度、应变等)的检测[3-4]。在对多个变量进行同步检测时,需将FBG传感器组建成多路复用的网络结构。然而当光源的带宽有限时,随着光栅的复用数量增加,会出现FBG光谱重叠的问题,影响到传感系统的解调效果[5]。目前,Wei Wu等已使用改进遗传算法,解决了FBG传感网的波分复用问题[6]；YuBao Wang在处理波分复用采用了模拟退火的技术,实现了对FBG的波长识别[7]；Duan Liu等利用改进差分算法解决了FBG传感网络的波长串扰的缺陷[8]。但是上述研究仅局限于2个FBG构成的传感网络,其结构相对简单,光栅光谱重叠数量相对较少。

本文在模拟退火粒子群算法基础上,对算法退火过程中的衰减函数进行修改:当温度值在高温区时,按指数方式衰减,提高计算效率；当温度值处于低温时,作适当的回火升温,避免算法陷入“局部最优”。利用改进后的算法,提高对FBG光谱复用的解调效率,增加了光栅光谱重叠解调数量,克服不同光栅的波长范围不能重叠的限制,为提高FBG传感网复用能力提供一种新思路。

2 FBG光谱复用原理

FBG光谱形状复用的主要依据光谱形状的信息获取传感器测量到的信息,当作用在FBG上外界条件(温度或应变)发生改变时,使FBG的反射光谱形状不变,仅仅波长发生漂移。根据形状不同实现FBG的光谱复用。……