基于 WOA-ELM 的空间分层结构 FBG 三维振动加速度传感器非线性解耦
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TP212. 9 TH823

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国家自然科学基金青年科学基金项目(52105542)、重庆市自然科学基金创新发展联合基金项目(CSTB2023NSCQ-LZX0081)、重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJZD-K202200705)、重庆市技术创新与应用发展专项重大项目(CSTB2023TIAD-STX0016)资助


Nonlinear decoupling of spatially hierarchically structured FBG 3D vibration acceleration sensor based on WOA-ELM
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    摘要:

    针对三维振动加速度传感器存在的维间耦合干扰问题,以空间分层结构光纤布拉格光栅(FBG)三维振动加速度传感器 为研究对象,阐述了三维振动加速度传感的基本原理。 其次,构建了振动加速度动态标定实验平台,并分析了传感器的结构耦 合特性。 最后,提出一种基于鲸鱼算法优化极限学习机(WOA-ELM)的神经网络模型并进行了非线性解耦实验,其结果显示,在 x、y、z 三轴的平均测量误差分别降至 1. 58% 、1. 17% 、0. 95% ,平均 I 类和 II 类误差最大值分别降至 0. 73% 和 0. 37% 。 为验证解 耦效果,将 WOA-ELM 与其他算法等进行解耦效果对比。 结果表明,WOA-ELM 更有效地降低三维振动加速度传感器的维间耦合干扰,提高测量精度。

    Abstract:

    To address the issue of interdimensional coupling interference in three-dimensional vibration acceleration sensors, this paper focuses on the spatial layered structure fiber bragg grating (FBG) three-dimensional vibration acceleration sensor. It outlines the basic principle of three-dimensional vibration acceleration sensing. An experimental platform for dynamic calibration of the vibration acceleration is constructed, and the structural coupling characteristics of the sensor are analyzed. A neural network model based on the whale optimization algorithm and extreme learning machine (WOA-ELM) is proposed for non-linear decoupling experiments. The results show that the average measurement errors in the x, y, and z axes are reduced to 1. 58% , 1. 17% , and 0. 17% , respectively. Additionally, the maximum values of the average class I and class II errors are reduced to 0. 73% and 0. 37% , respectively. The decoupling effect of the WOA-ELM is compared with other algorithms, and the results demonstrate that WOA-ELM is more effective in reducing inter-dimensional coupling interference in the three-dimensional vibration accelerometer sensor, thereby improving measurement accuracy.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

孙世政,武宇峰,何 江,徐向阳,陈仁祥.基于 WOA-ELM 的空间分层结构 FBG 三维振动加速度传感器非线性解耦[J].仪器仪表学报,2024,45(7):139-147

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  • 在线发布日期: 2024-10-24
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