High-Precision Cross-Sensitivity Mitigation Using CNN-BiLSTM for Multiparameter Optical Sensing

灵敏度(控制系统) 计算机科学 光学传感 遥感 电子工程 光电子学 物理 工程类 地质学
作者
Chuanhao Wei,Qiang Liu,Dongdong Lin,Dan Zhu,Jingzhan Shi,Yiping Wang
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [IEEE Sensors Council]
卷期号:25 (12): 21600-21607 被引量:1
标识
DOI:10.1109/jsen.2025.3562605
摘要

Crosstalk decoupling of multi-parameters based on fiber optic sensors is crucial for high-precision detection in complex environments. The traditional sensitivity matrix method (SMM) extracts different parameters through the linear relationship between the spectral eigenvalue drift and the physical quantity to be measured. However, this scheme requires that the sensitivity responses of the different parameters be linear. To address the significant errors caused by non-linear sensitivity in SMM, the combination of convolutional neural network and Bidirectional long short-term memory (CNN+BiLSTM) model was proposed in this work. The information containing the full spectrum rather than only the peak wavelength is utilized to establish the relationship with temperature and strain. Especially when the sensitivity is nonlinear, the parameters can also be extracted accurately. Experimental results show that the deep learning-assisted approach improves the root mean square error (RMSE) of temperature and strain measurements by 9 and 44 times respectively compared to the SMM. This CNN+BiLSTM-based interrogation scheme may offer a novel approach to multi-parameter demodulation for various sensors, significantly enhancing performance.
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