基于RSSI加权质心的光纤光栅传感网络冲击定位

江 虹,刘鹏辉,郑晓丹,邵向鑫

(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林 长春 130012)

1 引 言

光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器是迄今为止发展起来的新型传感器,在光传感和光通信等研究领域具有广泛应用[1],与传统传感器相比具有抗电磁干扰能力强、体小质轻、灵敏度高、稳定性好、信号传输距离长、复用性高等优点。当FBG感到应变、温度、压力和磁场改变时,中心波长发生细微变化,解调波长编码形式的光信号便可以获得所测物理量的变化[2],所以适用于材料结构损伤位置的定位研究。光纤传感网络监测系统具有的损伤定位识别功能可以对多区域进行大范围、高精度的定位探测,在电力工业、建筑工程、航空航天、交通运输等都需要进行结构损伤位置的检测识别[3],因此,精准定位对结构损伤监测至关重要。

当前国内外冲击载荷的位置定位研究中,常用的冲击定位方法是基于时差法的三角定位法,但需要较高的数据采样点[4]。2007年,日本Tsuda应用FBG传感器检测定位碳纤维复合材料的冲击位置；2012年,Jang等通过大量采集冲击点响应信号样本创建冲击点的响应信号和位置的非线性关系,搭建神经网络和支持向量回归机模型进行冲击定位,但是需要不断地进行信号特征提取重新校准；2015年Kim等通过计算样本和冲击响应信号之间的互相关联度来进行冲击点位置识别,但这种方法在工程应用上比较复杂,实用性较差。

本文将加权质心定位算法和冲击响应信号……