【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及壓電光柵電壓傳感器，具體為一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法。
技術介紹
1、新型智能電力系統建設已經成為當今的研究熱點，電力能源系統正處于智能化改造進程當中。智能電網改造有助于提升電力基礎設施及能源的利用效率。電能質量是電網運行中的一個重要指標，包含電壓幅值、頻率、波形等多種參數。
2、隨著工業及生活中大量電氣設備并網運行，且許多設備對電壓的幅頻特性較為敏感，電能質量的確保關乎著電網各節點設備運行狀態的穩定性和安全性。
3、傳統的電壓監測方法通常使用電壓互感器，其原理與變壓器原理類似，通過對輸入電壓進行降壓處理后使用儀表測量。該方法具有體積較大且較為笨重的不足，多在發變電站中使用。相較于傳統方法，新型的光學電壓傳感方法更加輕便、成本低、抗強電磁環境干擾、通信性能好、適合分布式組網等優勢，滿足智能電網改造需求。
4、現有的光學傳感方法如，基于電光效應的電壓傳感器具有較高的分辨率，但存在成本較高、溫度穩定性差等問題。基于感應電荷的mems電壓傳感器成本低、輕量，但存在分辨率不高、機械壽命短等問題。光學傳感方法已經被廣泛驗證其優點和前景，但由于成本等因素還未推廣開來，相關的研究工作目前也在不斷開展。其中基于逆壓電效應的光柵類電壓傳感器是一種無源的光學傳感方法。該類傳感器將pzt和fbg耦合，使電信號轉換為光學信號實現電壓測量，具備較大的通信帶寬和傳輸距離，傳輸過程中不受強電磁環境干擾，結構小巧緊湊使其能夠直接掛網運行，且成本較低，具備較好的發展前景。
5、由于壓
6、壓電陶瓷可作為執行器應用于精密致動領域，神經網絡方法提供了端到端的解決方案以提升其實時響應精度。de?meng等(2020)利用narx模型建立了壓電堆疊執行器的遲滯非線性神經網絡和遲滯補償神經網絡。jiangang?li等(2022)提出了一種基于lstm的壓電執行器軌跡跟蹤控制方法。lianwei?ma等人(2023)提出了一種新的基于注意力lstm神經網絡的多步序列到序列模型，以提高對具有強動態和非線性特征的工業過程的軟測量建模性能。jingyangyan等人(2023)提出了一種基于lstm的壓電運動級自動對焦模型預測控制方法。可以借鑒類似的神經網絡方法將其應用到壓電光柵電壓傳感器的誤差補償過程當中。
7、通過對電網電壓信號進行分布式監測能夠實時獲悉各節點線路的安全狀態和運行情況，有利于保障電氣設備正常運轉和電力系統能源的調配管理，同時有利于提升復雜工況環境、雷擊災害條件下的電網在線監測能力。
8、壓電光柵光學電壓傳感方法構成的分布式電壓傳感網絡提供了一種兼具低成本、輕便小巧、無源、高帶寬、傳輸距離遠等優勢的電壓在線監測解決方案，為了提升該傳感器的實時響應精度，拓寬傳感器測量范圍，本專利技術提出了一種基于gru網絡和雙光柵解調原理的開環優化方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，以提升該傳感器的實時響應精度，拓寬傳感器測量范圍。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，至少包括以下步驟：
3、s1：利用耦合模理論和實測的fbg反射譜對電壓輸入傳感器中的傳感系統后得到的原始傳感結果進行線性度修正；
4、s2：對修正結果利用gru模型進行二次修正，通過神經網絡方法預測該傳感系統的遲滯誤差，與線性度修正結果相加后得到最終的修正結果；
5、分為兩步的目的是為了滿足傳感器不同光譜參數下的實際應用，能夠依據出廠信息對每個傳感節點進行針對性優化。
6、優選的，針對所述傳感系統進行線性段和非線性段進行分段測量，得到原始的測量結果。
7、優選的，所述傳感器的原始輸出需經過高斯平滑處理以消除噪聲。
8、優選的，所述s1為利用光譜輸出特性對傳感器原始輸出進行線性度修正。
9、優選的，所述對修正結果利用gru模型進行二次修正為通過gru網絡修正利用光譜輸出特性對傳感器原始輸出進行線性度修正中由于壓電陶瓷遲滯效應帶來的遲滯誤差。
10、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
11、本專利技術利用耦合模理論和實測的fbg反射譜信息實現了對雙光柵解調方法所帶來的非線性誤差修正，利用gru網絡實現了對壓電陶瓷所帶來的遲滯誤差補償。實驗驗證了傳感系統非線性段經修正后其測量結果線性度達到99.93％，最大偏差不高于2.07％，最大遲滯不高于3.33％。該方法簡單有效地提高了傳感器的實時響應精度，實現了傳感器非線性測量區域的充分利用，拓寬了傳感器的傳感范圍。本專利技術實現的開環優化方法可為提升類似的基于雙光柵解調的壓電光柵電壓傳感器性能提供參考，推動光學電壓傳感器應用發展。
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1.一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：至少包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：針對所述傳感系統進行線性段和非線性段進行分段測量，得到原始的測量結果。
3.根據權利要求1所述的一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：所述傳感器的原始輸出需經過高斯平滑處理以消除噪聲。
4.根據權利要求1所述的一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：所述S1為利用光譜輸出特性對傳感器原始輸出進行線性度修正。
5.根據權利要求4所述的一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：所述對修正結果利用GRU模型進行二次修正為通過GRU網絡修正利用光譜輸出特性對傳感器原始輸出進行線性度修正中由于壓電陶瓷遲滯效應帶來的遲滯誤差。
【技術特征摘要】
1.一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：至少包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：針對所述傳感系統進行線性段和非線性段進行分段測量，得到原始的測量結果。
3.根據權利要求1所述的一種雙光柵解調壓電光柵電壓傳感器開環優化方法，其特征在于：所述傳感器的原始輸出需經過高斯平滑處理以消除噪聲。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何彥霄，劉慈瑞，熊浩宇，張興紅，
申請(專利權)人：重慶理工大學，
類型：發明
國別省市：
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