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首页光纤传感串扰效应分析:蒙特卡罗方法的应用
"一种分析光纤传感串扰效应的蒙特卡罗方法" 本文主要探讨的是如何利用蒙特卡罗方法分析光纤传感系统中的串扰效应。串扰是由于多个谱型重叠的光纤传感器串联使用时,导致信号互相干扰,从而产生测量误差的问题。为了提升光纤传感系统的复用能力,通常会采用这种串联方式,但随之而来的是串扰效应的增加,这需要深入研究以减小其对测量精度的影响。 蒙特卡罗方法是一种基于随机抽样的数值模拟技术,它能有效地处理复杂系统中难以解析的问题。在这个研究中,作者将蒙特卡罗法应用于由多个谱型重叠传感器组成的光纤传感系统,考虑了光谱阴影和任意阶多次反射的串扰效应,能够计算出系统的总反射率谱等关键信息。 为了验证这种方法的可靠性,研究人员通过蒙特卡罗法对由两个谱型重叠的传感器串联的系统进行了仿真,然后将得到的结果与数学解析解进行对比。结果显示,当选取5×10^6条光线进行计算时,误差大约在10^-3的量级,表明蒙特卡罗法的计算结果与理论解析解高度吻合,验证了其准确性。 在此基础上,研究进一步扩展到了没有解析解的多传感器串联系统。利用蒙特卡罗法对这类系统的总反射率谱进行了仿真计算,这是以往无法通过解析方法实现的。这一突破为理解和控制复杂光纤传感网络中的串扰效应提供了新的工具,有助于优化系统设计,提高测量精度。 关键词涉及的领域包括光纤光学、串扰现象、蒙特卡罗仿真技术、光纤传感器以及光谱分析。这些关键词共同构建了研究的核心内容,即利用蒙特卡罗方法解决光纤传感系统中的串扰问题,为光纤传感技术的发展提供了新的理论支持和技术手段。
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第
38
卷
第
5
期
中
国
激
光
Vol.38
,
No.5
2011
年
5
月
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,
2011
一种分析光纤传感串扰效应的蒙特卡罗方法
李平川
1
赵学增
1
夏新林
2
1
哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江 哈尔滨
150001
2
哈尔滨工业大学能源学院,黑龙江 哈尔滨
( )
150001
摘要
为提高光纤传感系统的复用能力,常将多个谱型 重叠 的 传感 器串 联,由此 引 发的 串扰 效 应会 导致 测 量误 差
的产生
,从而需要对串扰效应进行深入 分 析。将 蒙 特 卡罗 法 引 入 到由 多 个 谱 型重 叠 传 感 器串 联 组 成 系统 的 研 究
中,该方法能考虑到光谱阴影、任意阶 多 次 反射 的 串 扰 效应,计 算出 系 统 总 反射 率 谱 等 信息。 为 验证 方 法 的 可靠
性,使用蒙特卡罗法对由两个谱型重叠的传感器串联所 组成 系 统的 总反 射 率谱 进行 了 仿真,并 与其 数学 解 析解 比
较,结果显示两者吻合度高,在选择光线数为
5×10
6
时,计算误差量级在
10
-3
左右,证实了该方 法的 准确性。 在此
基础上
,采用蒙特卡罗法对无解析解的多个传感器串联所组成系统的总反射率谱进行了仿真计算。
关键词
光纤光学;串扰;蒙特卡罗法;光纤传感器;光谱
中图分类号
TN253
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
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;
060.2370
;
060.4230
收稿日期:
20101129
;收到修改稿日期:
20110215
作者简介:李平川(
1981
—),女,博士研究生,主要从事光纤传感技术方面的研究。
Email
:
li
p
c303
@
hit.edu.cn
导师简介:赵学增(
1961
—),男,教授,博士生导师,主要从事传感与测控方面的研究。
Email
:
zhaoxz
@
hit.edu.cn
1
引
言
近年来,各类光纤传感器得到迅速的发展
[
1
~
4
]
。
这些传感器通常采 用串联或 并 联等方式 组 网,并 通
过波分复用
(
WDM
)、时 分 复用(
TDM
)等 技 术 来 实
现光纤传感系统的准分布式测量
[
5
]
。由于传感器并
联会造成入射光强减弱、信噪比降低等问题,串联的
组网方式逐渐成为研究的热点
[
6
]
。然而传感器串联
时
,它们的谱型重叠会引起光谱阴影和多次反射
[
7
]
,
这些效应会使表征某传感器检测量的信号中混入其
他传感器的信 号,即 各 传 感 器 的 信 号 间 发 生 串 扰。
可以认为光谱阴影 和多次反 射 是一种串 扰 效应,此
串扰效应随发生谱型重叠的传感器的数量及反射率
的增加而增强。
为了 提高传感系 统的复用能 力,大量学者对 由
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