Improved Multi-Grating Filtering Demodulation Method Based on Cascading Neural Networks for Fiber Bragg Grating Sensor

光纤布拉格光栅 反向传播 解调 共轭梯度法 人工神经网络 光纤 电子工程 算法 计算机科学 工程类 人工智能 电信 频道(广播)
作者
Naikui Ren,Youlong Yu,Xin Xian Jiang,Yujie Li
出处
期刊:Journal of Lightwave Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:37 (9): 2147-2154 被引量:19
标识
DOI:10.1109/jlt.2019.2898879
摘要

In recent decades, fiber Bragg grating (FBG) sensors have proven useful for structural health monitoring. An accurate and low-cost FBG demodulation method is needed to improve the performance of these sensors in structural-monitoring applications. This paper presents an improved method of matched multi-FBG-filtering demodulation that uses two cascading artificial neural networks (ANNs). The first net is used to select the matched-FBG, and the second net is used to demodulate the sensing signal from the FBG sensor. Several algorithms were tested for training the ANNs. The scaled conjugate gradient backpropagation algorithm proves to be the best algorithm for training the first ANN, and the one-step-secant backpropagation algorithm is most suitable for training the second ANN. Errors in the cascading ANNs can be decreased by adjusting the difference in wavelength between the matched FBGs and varying the algorithms used in the ANNs. When the difference in wavelength is 0.2271 nm, the maximum errors returned with test sets using the optimal algorithms are -10.39 pm and -10.11 με for wavelength and strain, respectively. The ANNs prove to be generalizable, given in our results.
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