michelson干涉型光纤振动传感系统模式识别方法的研究

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1、分类号：TN913.7TP212单位代码：10183研究生学号：2013522031密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）Michelson干涉型光纤振动传感系统模式识别方法的研究ResearchonPatternRecognitionMethodforFiberVibrationSensingSystemBasedonMichelsonInterferometer作者姓名：王亮专业：通信与信息系统研究方向：光纤传感技术指导教师：郭玉彬教授培养单位：通信工程学院2016年6月Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ干涉型光纤振动传感系统

2、模式识别方法的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｉｃｈｅｌｓｏｎｆｏｒＦｉｏｎＳｅｎｓｉｎＳｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭｉｂｅｒＶｉｂｒａｔｇｙｔＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｅｒ作者姓名；王亮专业名称：通信与信息系统指导教师；郭玉彬教授学位类别：工学硕±２０＾答辩日期／；年／＾月Ｘ日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出

3、租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容夕ｈ，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：玉日期：年Ｊ月日摘要Michelson干涉型光纤振动传感系统模式识

4、别方法的研究随着信息化时代的到来，传感技术越来越受到人们的关注。相比传统电类传感器，光纤传感器具有测量精度高、传感距离长、抗电磁干扰能力强的特点，因此具有更广阔的应用前景。相位调制型光纤传感器是目前光纤传感领域的研究热点，而如何对传感器输出信号进行正确识别分类则是一个难点问题。本文以提高传感信号识别正确率为目标，对Michelson干涉型光纤传感系统输出信号的模式识别方法展开研究，主要进行了以下几个方面的研究：1.简单介绍了光纤传感技术的传感原理、分类、当前国内外研究现状，深入分析了相位调制型光纤传感器信息处理技术的关键问

5、题及其进展。2.对迈克尔逊干涉型光纤振动传感系统的传感原理进行了深入研究，推导了传感系统输出信号与外界振动之间的关系。分析了影响传感系统输出信号稳定性的两个关键因素并给出了相应的解决方法。在理论分析的基础上搭建了具体的实验硬件传感系统，并进行了振动传感实验，采集了不同种外界振动作用时传感系统的输出信号。3.采用时频分析方法中的小波包变换和希尔伯特黄变换对实验采集的传感信号进行特征提取，分别提取了传感信号的小波包能量特征和边际谱特征。采用Matlab仿真软件搭建了BP神经网络，把提取到的小波包能量特征和边际谱特征分别送入神经

6、网络进行仿真，并对仿真结果进行了分析。4.改进并优化了一种两级信号判别方法，该方法首先通过短时过门限率算法对传感信号进行初级判别，识别出含有外界振动的信号片段；其次采用稀疏自编码器和softmax分类器相结合的算法对含有外界振动信息的传感信号进行高维特征提取与判别，以识别出具体的外界振动类型。稀疏自编码器算法能够实现无监督特征学习，避免了人工特征设计带来的巨大工作量和信号特征丢失问题。实验结果表明，对于系统安静工作、踩踏振动、长点振动、短时敲击和长点振动等多种外界振动，该方法的模式分类正确率高达96.76%，符合预期设定目

7、标，很好地提高了迈克尔逊干涉型光纤传感系统的实用性。关键词：光纤传感技术，迈克尔逊干涉，模式识别，两级信号判别，稀疏自编码器IABSTRACTResearchonPatternRecognitionMethodforFiberVibrationSensingSystemBasedonMichelsonInterfereometerWiththeadventoftheinformationage,sensingtechnologyisattractingmoreandmoreattention.Comparedwiththe

8、traditionalelectricsensors,opticalfibersensorshaveadvantagesofhighmeasuringprecision,longsensingdistance,strongantielectromagneticinterferenceability,wh