Deep Learning Assisted Pressure Sensing Based on Sagnac Interferometry Realized by Side-Hole Fiber

均方误差 维数(图论) 物理 分光计 计算机科学 人工智能 算法 光学 数学 统计 组合数学
作者
Yongchang Mei,Shengqi Zhang,Zihan Cao,Titi Xia,Xingwen Yi,Zhengyong Liu
出处
期刊:Journal of Lightwave Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:41 (2): 784-793 被引量:24
标识
DOI:10.1109/jlt.2022.3220543
摘要

In this paper, a novel deep learning characterization approach is proposed and demonstrated experimentally using a pressure sensor based on a Sagnac interferometer realized by a side-hole fiber. To enlarge the measurement range limited by the free spectral range, a long short-term memory (LSTM) neural network was proposed. The original spectra were recorded by a low-cost spectrometer, and the intensity of scaled spectra was used to construct one-dimension (1D) spectral data. The results show that the coefficient of determination ( R2 ) for the pressure prediction can reach 0.9996148 with the root mean square error (RMSE) equal to 2.559 × 10 −2 MPa. Moreover, two-dimension (2D) data were obtained with the ascension algorithm of the Gramian angle field (GAF). A better R2 of 0.9999908 and a lower RMSE of 4.365×10 −3 MPa can be obtained since the ascension algorithm could retrieve deeper features among the spectral data. The proposed approach can be adopted for a similar sensor structure, showing great potential in sensing applications requiring low cost and robustness.
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