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摘要：随着光纤传感器技术的不断发展，光纤传感器的应用范围越来越广，引起了人们的广泛关注，其中光纤传感器测量应用最为广泛。在实际应用中，环境温度对光纤传感器测量精度影响很大，准确分析环境温度与光纤传感器的测量精度变化，有利于提高光纤传感器测量的可靠性。
关键词：环境温度变化；光纤传感器；测量精度
为了准确描述环境温度与光纤传感器测量精度间的联系，提出了基于数据挖掘技术的环境温度与光纤传感器测量精度分析模型。首先建立光纤传感器测量精度与环境温度之间的非线性变化函数，然后采用数据挖掘技术在线极限学习机建立测量精度与环境温度间的拟合模型，最后采用仿真实验对模型的性能进行测试。
1环境温度与光纤传感器测量结果的拟合函数
光纤传感器测量系统受到温度影响，测量结果具有波动性，且波动区间大。在不同温度ti条件下，通常收集光纤传感器测量精度组成样本集，同时测量精度还可能与其它时间的测量结果有关系，设温度与其它测量结果组成输入，作为光纤传感器测量精度的影响因子，即有：{x1，x2，…，xn}，那么当前光纤传感器测量精度可采用如下函数进行描述：
xi=f（xi－1，xi－2，…，ti）（1）
式中，f（）为拟合函数。
如何建立准确拟合函数f（），对描述环境温度与光纤传感器测量精度间的联系十分重要，本文采用数据挖掘技术——在线极限学习机建立拟合函数。拟合函数的构建过程如图1所示：
设置在线极限学习机的相关参数；将环境温度与光纤传感器测量值组成的样本输入到在线极限学习机进行训练，找到环境温度与光纤传感器测量变化关系，建立两者之间的拟合模型；采用建立好的拟合模型分析一些新样本，估计拟合精度，并输出环境温度与光纤传感器测量精度的拟合精度。
4性能分析
4.1实验数据
为了测试数据挖掘技术对环境温度变化与光纤传感器测量精度拟合的有效性，一个光纤传感器测量系统作为实验对象，在不同温度条件下，收集相应的光纤传感器测量精度，随着温度的变化，光纤传感器测量精度波动不太明显，无法从表面上发现其变化规律，因此采用数据挖掘技术找到隐藏的变化规律。
4.2结果与分析
采用在线极限学习机对温度和光纤传感器测量精度之间的关系进行拟合，建立相应的拟合模型，并进行估计，在线极限学习机可以对光纤传感器测量精度进行较好地拟合，准确跟踪了温度与光纤传感器测量精度之间的变化关系，估计结果有助于改善光纤传感器测量精度。
选择BP神经网络、支持向量机以及多元线性回归模型对温度与光纤传感器测量精度之间的关系进行拟合，统计它们的拟合精度，并与本文模型的拟合结果进行比较，本文模型有效拟合温度与光纤传感器测量精度之间关系，提高了两者拟合精度，而且拟合时间更短，可以满足光纤传感器测量系统的实际应用要求。
5结论
外界环境温度对光纤传感器测量精度具有直接影响，外界环境温度又受到其它因素的影响，变化具有随机性，导致光纤传感器测量结果变化具有不确定性。为了获得较优的光纤传感器测量结果，提出了基于数据挖掘技术的温度与光纤传感器测量精度拟合模型，根据实验结果可以得到如下结论：由于温度的随机性和时变化，光纤传感器测量结果变化具有一定的复杂性，传统模型难建立精准数学模型来描述环境温度与光纤传感器测量精度间的关系，因此传统模型的拟合精度低；采用数据挖掘技术对光纤传感器测量结果与温度的历史数据进行分析，建立了可以准确描述环境温度与光纤传感器测量结果之间拟合关系的模型，提高了拟合精度，拟合结果可以用于提高光纤传感器测量精度；环境温度只是影响光纤传感器测量精度一个重要因子，还有其它因素也对光纤传感器测量精度有重要影响，下一步将分析其它因素对光纤传感器测量精度的影响，以进一步改善光纤传感器测量结果。
参考文献：
[1]孟庆宾，齐月静，卢增雄，苏佳妮，高斐.环境温度变化对夏克-哈特曼波前传感器测量精度影响分析[J].中国激光，2016，08：254-261.
论文作者:卢东贵
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/6
标签：光纤论文; 传感器论文; 测量论文; 精度论文; 环境温度论文; 在线论文; 模型论文; 《电力设备》2017年第14期论文;