基于分布式光纤传感的堤坝形变监测系统设计(英文)

针对大型堤坝长距离,大范围和形变隐患实时监测的难题,本文提出采用分布式受激布里渊散射光纤传感技术的监测系统,介绍了分布式光纤传感实验仪的数据采集原理,分析了数据结构流程,以黄河堤坝的监测为例,构建了基于Omnisens的DiTeSt分布式光纤传感仪的监测系统;监测系统的数据库由原始传感数据源、数据库、用户输出和用户操作四部分组成,能对实时监测和历史数据进行处理和管理,为堤坝安全监控专家系统提供重要资料和决策依据.     

一种基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统研制

针对基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统中数据量庞大,且需要信号发生器外部驱动,集成度低的缺点,利用现场可编程逻辑门阵列实现传感数据的高速采集与声光调制器的同步驱动,采用USB 3.0实现采集模块与上位机的实时数据传输。搭建一种基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统,利用本地光与后向瑞利散射光的拍频效应,实现对微弱后向瑞利散射光信号的探测,并提高系统的传感距离。采用正交相位解调方法获取振动信号的位置信息。实验结果表明:该系统可在22 km传感光纤上对振动信号进行有效定位,定位误差在20 m以内,且系统对正弦波和方波等不同形态的振动信号定位效果一致。     

小波滤噪在布里渊光纤传感技术中的应用

针对布里渊分布式传感技术在实际工程应用中的测试信号受外界环境干扰从而影响测试精度的问题,本文提出采用小波信号处理方法对布里渊分布式光纤传感技术的实测信号进行滤噪处理,并以基于布里渊光纤传感技术的实体智能拉索的应变测试数据进行了验证.实验结果表明,该信号处理方法可以有效的消除测试应变中的噪声,提高了索力测试精度,滤噪前后拉索总平均测试索力相对于控制索力的最大相对误差分别为8.8%和5.1%,适合对含噪布里渊传感测试信号进行的滤噪处理.     

分布式光纤传感器周界安防入侵信号的多目标识别

针对分布式光纤在周界安防系统中信号种类,即不同的环境下产生的噪声信号干扰和常见的入侵产生的信号。本文基于全光纤马赫—泽德干涉仪的分布式光纤传感模型,提出了一种识别常见的越境信号和消除环境噪声干扰信号的方法,实现了在去除环境干扰的情况下,用BP神经网络对多种入侵信号识别。实验结果证明,该方法能够有效的区分越境信号和不同环境状态产生的噪声信号,极大的提高了整个系统的识别率,降低了其虚警率。     

基于混凝土植入式模块与数据融合的裂缝修复监测技术EI北大核心CSCD

大量混凝土结构的老化受损使裂缝修复变得十分频繁,尤其是对于一些工程周期较短的加固抢修工程,实时监测修复过程的变化对跟踪确认结构功能恢复具有重要意义。提出一种能实时监测裂缝修复过程的技术,包括基于新型混凝土植入式模块获取监测数据和基于闵可夫斯基距离(下称闵氏距离)数据融合方法评估修复过程。所设计的模块能植入结构体内,依靠嵌入的压电传感阵列,多路径激发并接收探测应力波,将不同修复时间下模块获取的结构信息用于闵氏距离融合,综合表征裂缝修复过程。通过有限元研究揭示探测应力波在裂缝修复界面的传播特性,提出相对能量闵氏距离和相关系数闵氏距离两个数据融合方法评估裂缝修复过程,并用三维数值模型验证了其表征修复材料水化过程的可行性。最后设计了混凝土裂缝修复试验。将提出的植入式模块和两个基于闵氏距离的数据融合方法用于裂缝修复过程监测,验证了该技术的可行性并探讨了对裂缝修复监测的评估方法。     

BOTDR分布式光纤传感技术在冶金设备变形及温度监测中的可行性研究

本文介绍了基于BOTDR的分布式光纤传感技术和BOTDR应变和温度传感技术的基本原理。讨论了BOTDR光纤传感技术应用于冶金设备变形和温度监测中的可行性和要解决的问题。     

最小控制递归平均算法对光纤声音传感系统的降噪作用

为了解决恶劣环境下分布式光纤声音传感系统的声音还原问题,搭建了一种基于改进最小控制递归平均(IMCRA)算法的多通道光纤声音传感系统。采用Sagnac和Mach-Zehnder复合光路结构,以单模光纤作为传感单元拾取声音信号,借助光开关实现了多通道信号采集,并通过改进最小控制递归平均算法对声音信号进行降噪、还原及增强处理。实验结果表明:该系统可在长为4km的传感光纤上实现对单音信号和语音信号的多通道扫描拾取,并能够在复杂情况下实现对语音信号信噪比的有效提升,为光纤声音传感系统在恶劣环境下的应用提供了一种新途径。     

分布式光纤入侵信号检测与识别

分布式光纤声波传感(DAS)技术通过接收相干瑞利散射光的相位信息来探测声波或振动信号,具有灵敏度高、动态范围广等特性,可利用线性定量测量实现对信号的高保真还原。随着实际应用的需求不断提高,光纤入侵检测领域对事件的定位和识别提出了更高的要求,表现为对入侵事件的准确分类,因此将分布式光纤声波传感技术与模式识别(PR)技术相结合是目前研究的热门,有利于推动分布式光纤传感技术的应用发展。本文总结了近年来在分布式光纤入侵检测的模式识别技术中所应用的特征提取和分类算法的研究进展,回顾了几种实现入侵事件信号识别的特征提取方法及其在不同应用场合面临的特征选择难点,同时对特定事件识别算法的优劣进行分析归纳。     

基于超弱光栅传感阵列的钻机违法入侵地铁线路识别定位方法EI北大核心CSCD

实时监测和及时报警地铁线路上方钻机的违法入侵对地铁安全管理十分重要。分布式光纤传感技术是一种满足长距离、远程实时监测需求的有效手段。为及时发现和定位地铁线路上方钻机违法入侵,超弱光栅传感阵列被用于采集钻机入侵事件引起的分布式振动响应。基于钻机设备发动机的振动信号特征,提出了可实时识别并定位钻机违法入侵的方法。现场试验结果表明,提出方法具有抵抗地面及地下交通荷载干扰的能力,可以及时、准确地识别和定位模拟的钻机违法入侵事件。     

分布式拉曼光纤传感技术的研究进展

分布式光纤拉曼测温技术是一种新型的光纤传感技术,具有灵敏度高、可分布式测量和抗电磁干扰强等优点,非常适用于电力系统中输电线路的温度在线监测。本文概述了基于ROTDR和ROFDR技术的分布式光纤传感器的基本原理和发展现状,并综述了分布式光纤拉曼测温技术在输电线路监测中的应用,并以实例证明分布式光纤拉曼测温技术对电缆运行状态的实时在线监测。最后对分布式光纤拉曼测温技术的发展前景进行了展望。