基于曲面拟合的矿用光纤风速传感器温湿度补偿研究

摘要

针对煤矿井下高湿度与温度波动耦合作用导致光纤风速传感器测量精度下降的问题，提出一种基于温湿度耦合的风速补偿方法。该方法先采集传感器输出的温度、湿度及当前风速数据，通过预先构建的映射关系曲线库查询目标曲线集合，曲线库经特征值选取、二元组构建、三维曲面分割与三次多项式拟合构建，覆盖0～40℃、0～98%RH环境范围；再基于目标曲线集合生成补偿风速集合，结合超范围特征值延伸策略，通过均值修正算法得到精准目标风速。实验验证表明，该方法有效规避了单参数补偿忽略耦合效应的缺陷，在0.1～5 m/s低速段测量误差均小于0.2 m/s，显著提升了传感器的测量精度，为煤矿井下通风安全监测提供了可靠技术支撑。

关键词

光纤风速传感器 / 温湿度补偿 / 曲面拟合 / 耦合效应

基金资助

国家重点研发计划项目（2023YFB3211004）