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采用Voigt模型的布里渊散射谱关键特征高精度提取方法

徐志钮 胡志伟 赵丽娟 杨志 陈飞飞 李永倩 陈永辉

徐志钮, 胡志伟, 赵丽娟, 杨志, 陈飞飞, 李永倩, 陈永辉. 采用Voigt模型的布里渊散射谱关键特征高精度提取方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 74-81. doi: 10.3788/IRLA201746.S122004
引用本文: 徐志钮, 胡志伟, 赵丽娟, 杨志, 陈飞飞, 李永倩, 陈永辉. 采用Voigt模型的布里渊散射谱关键特征高精度提取方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 74-81. doi: 10.3788/IRLA201746.S122004
Xu Zhiniu, Hu Zhiwei, Zhao Lijuan, Yang Zhi, Chen Feifei, Li Yongqian, Chen Yonghui. Highly accurate key parameters extraction algorithm for Brillouin scattering spectrum using Voigt profile[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(S1): 74-81. doi: 10.3788/IRLA201746.S122004
Citation: Xu Zhiniu, Hu Zhiwei, Zhao Lijuan, Yang Zhi, Chen Feifei, Li Yongqian, Chen Yonghui. Highly accurate key parameters extraction algorithm for Brillouin scattering spectrum using Voigt profile[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(S1): 74-81. doi: 10.3788/IRLA201746.S122004

采用Voigt模型的布里渊散射谱关键特征高精度提取方法

doi: 10.3788/IRLA201746.S122004
基金项目: 

国家自然科学基金(51607066,61775057);河北省自然科学基金(E2012502045);中央高校基本科研业务费专项资金(2017MS110)

详细信息
    作者简介:

    徐志钮(1979-),男,副教授,博士,主要从事光纤分布式传感及在电气设备状态监测中的应用方面的研究。Email:wzcnjxx@sohu.com

    通讯作者: 赵丽娟(1981-),女,副教授,博士,主要从事光纤通信与传感技术方面的研究。Email:hdzljl@126.com
  • 中图分类号: TP212.14

Highly accurate key parameters extraction algorithm for Brillouin scattering spectrum using Voigt profile

  • 摘要: 布里渊散射谱满足Voigt函数,现有的拟合算法提取得到的特征参数容易存在误差。为了保证布里渊谱特征提取时的准确性,从而提高温度和应变测量的准确性,提出了一种采用Voigt函数的布里渊散射谱特征参数提取算法。采用了高斯-厄米特积分来计算Voigt函数,采用最小二乘拟合方法给出了对应的目标函数,同时给出了初值提取方法,采用Levenberg-Marquardt算法来最小化目标函数,一旦目标函数趋于最小化即可获得特征参数。此外还实现另外一种算法,该算法采用随机值方式求解初值,然后采用Levenberg-Marquardt算法来优化目标函数。基于数值产生大量不同信噪比的布里渊谱和实测布里渊谱,两种算法的计算结果表明,随机值算法的收敛概率为80%~90%,文中算法在所有情况下均能收敛。文中算法的计算误差仅为随机值算法的1/1011~1/7,计算耗时仅为随机值算法的1/8~1/3。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-10
  • 修回日期:  2018-05-20
  • 刊出日期:  2018-06-25

采用Voigt模型的布里渊散射谱关键特征高精度提取方法

doi: 10.3788/IRLA201746.S122004
    作者简介:

    徐志钮(1979-),男,副教授,博士,主要从事光纤分布式传感及在电气设备状态监测中的应用方面的研究。Email:wzcnjxx@sohu.com

    通讯作者: 赵丽娟(1981-),女,副教授,博士,主要从事光纤通信与传感技术方面的研究。Email:hdzljl@126.com
基金项目:

国家自然科学基金(51607066,61775057);河北省自然科学基金(E2012502045);中央高校基本科研业务费专项资金(2017MS110)

  • 中图分类号: TP212.14

摘要: 布里渊散射谱满足Voigt函数,现有的拟合算法提取得到的特征参数容易存在误差。为了保证布里渊谱特征提取时的准确性,从而提高温度和应变测量的准确性,提出了一种采用Voigt函数的布里渊散射谱特征参数提取算法。采用了高斯-厄米特积分来计算Voigt函数,采用最小二乘拟合方法给出了对应的目标函数,同时给出了初值提取方法,采用Levenberg-Marquardt算法来最小化目标函数,一旦目标函数趋于最小化即可获得特征参数。此外还实现另外一种算法,该算法采用随机值方式求解初值,然后采用Levenberg-Marquardt算法来优化目标函数。基于数值产生大量不同信噪比的布里渊谱和实测布里渊谱,两种算法的计算结果表明,随机值算法的收敛概率为80%~90%,文中算法在所有情况下均能收敛。文中算法的计算误差仅为随机值算法的1/1011~1/7,计算耗时仅为随机值算法的1/8~1/3。

English Abstract

参考文献 (14)

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