1.一种利用狼群算法的FBG非均匀温度重构方法,其特征在于:首先在FBG传感器(2)上施加非均匀温度,通过光谱仪(3)显示非均匀温度下的FBG反射谱波形,再利用狼群算法WPA(4)对FBG反射谱波形进行非均匀温度重构,最后通过PC机(5)显示结果。
2.根据权利要求1所述一种利用狼群算法的FBG非均匀温度重构方法,其特征在于:首先将FBG传感器(2)粘贴固定在铝合金板(1)上,对铝合金板(1)进行局部受热的方式以使FBG传感器(2)受到一个非均匀温度。
3.根据权利要求1所述一种利用狼群算法的FBG非均匀温度重构方法,其特征在于:通过传输矩阵法对非均匀温度分布下的反射光谱进行模拟,这些光谱作为重构时的目标光谱,适应度函数定义为目标光谱和重构光谱之间的误差,使用狼群算法WPA重构温度分布。
4.根据权利要求1所述一种利用狼群算法的FBG非均匀温度重构方法,其特征在于:所述狼群算法WPA包括以下步骤:步骤1:进行初始化设置,设置的参数有人工狼数量为N,初始位置Xi,最大的游走次数Tmax和迭代次数kmax,步长因子S,距离判定因子ω,探狼、更新比例因子α和β;
步骤2:根据式(1)对探狼游走的位置进行更新,直到探狼适应度Yi>Ylead,用该探狼替换头狼,进行下一步,否则,继续游走直到达到最大次数Tmax后进行下一步;
式中,探狼共向h个方向游走,游走的步长为 探狼的初始适应度为Yi,探狼在当前位置xid基础上向p(p=1,2,…,h)个方向移动;
步骤3:根据式(2)对猛狼奔袭的位置进行更新,直到探狼适应度Yi>Ylead,用该猛狼替换头狼,否则继续奔袭直到与头狼距离小于dnear时进行下一步;
式中, 为第k次迭代时头狼的位置, 为猛狼奔袭的步长;
步骤4:根据式(3)对猎物进行围攻,并更新头狼;
式中, 为猎物的位置即为头狼的位置, 为狼群围攻猎物时的步长;
步骤5:整个狼群进行更新;
步骤6:重复进化循环:重复步骤2-5直到符合停止法则,通常该法则为足够小的适应度值或足够大的迭代次数。
5.根据权利要求2所述一种利用狼群算法的FBG非均匀温度重构方法,其特征在于:所述传输矩阵法,是将一个非均匀的光栅等分为M段,每一段视为均匀的光栅,定义Ri和Si分别为第i段的前向和后向传输模的振幅,电磁波通过这个均匀段描述为:式中,Ri和Si分别表示第i段光栅的前向和后向传输模的振幅,Ri-1和Si-1分别表示第i-1段光栅的前向和后向传输模的振幅,Fi为第i段光栅的传输矩阵,其表达式如下:式中: k为交流耦合系数,σ为直流自耦合系数,Δz为每段的长度,i表示第i段光栅;于是,整个光栅的传输模描述为:式中,R0和S0分别表示光栅初始段的前向和后向传输模的振幅,R和S分别表示整个光栅的前向和后向传输模的振幅,F为整个光栅的传输矩阵,其表达式如下:式中,F1,F2…FM分别表示为第1段,第2段…第M段光栅的传输矩阵,f11,f12,f21,f22为传输矩阵F中的元素;
FBG的反射系数为:
当一个FBG传感器受到非均匀的温度T(z),FBG的等价周期Λ(z)描述为:Λ(z)=Λ0[1+(α+ξ)T(z)] 0≤z≤L (9);
式中:L是光栅的长度,Λ0是FBG在常温下的周期,α是热光系数,ξ是热膨胀系数,T(z)表示FBG传感器受到的非均匀温度,z表示光栅轴向上的一点;则式(5)中的k和σ描述为:式中:neff是光纤的模式有效折射率,Δn是折射率调制深度,s为条纹可见度,λ为FBG的波长;
对任意给定的参数L,Λ0,neff,Δn,s,α,ξ和T(z),从上述方程,能够计算出FBG在非均匀温度下的反射谱。