基于改进压缩感知技术的Φ-OTDR系统研究

研究了一种基于改进压缩感知技术的相敏光学时域反射计(phase-sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统。对于压缩感知技术,信号稀疏度K直接影响信号恢复的质量。为了提高信号恢复的质量,应该获得更接近原始信号的真实稀疏性度K。因此,提出了一种基于硬阈值的信号稀疏度K的计算方法,同时,采用结合收缩阈值的重构方法,尽可能保留信号的有效成分。实验结果表明,振动频率为1 kHz的正弦振动信号在5.6 km的距离处被成功地重建。与常用的硬阈值压缩传感技术、移动平均去噪技术和Sym8小波去噪技术相比,所提出的压缩感知技术的信噪比分别提高了3.55、13.2和8.02 dB。     

一种光纤振动传感器的改进型相位解调方法研究

为消除干涉幅值对分布光纤振动传感系统在相位解调时的影响,提出了一种基于改进型相位生成载波(PGC)调制解调 技术的 Michelson 干涉仪型光纤振动传感解调系统。 其首先对 Michelson 干涉仪光纤振动传感系统的参考光纤上施加一定幅值 和频率的高频载波信号,完成对待测振动信号的高频调制。 而后通过零次谐波、一次谐波载频信号和低通滤波器还原出含有待 测振动信号的正弦项和余弦项。 最后通过对正弦项和余弦项的适当变换并相除解调出不含有干涉幅值的待测信号项。 通过仿 真与实验分析,提出的改进型 PGC 解调方案可以有效消除干涉幅值对解调输出信号产生的失真影响。     

基于虚拟仪器平台的新型分布式光纤传感系统

提出一种可用于探测并定位微弱振动的基于LABVIEW平台的相位敏感光时域反射型(Φ-OTDR)分布式光纤传感系统。该系统中,窄线宽(3.6kHz)、低频率漂移(1MHz/min)的光纤激光器输出的连续光经电光调制器调制成脉冲光,经环行器后从传感光纤的一端输入,并在环形器的另一端通过光电探测器检测传感光纤中的后向瑞利散射光,探测器接收到的信号经过放大后采集到上位机中,使用LABVIEW进行数据处理。当在传感光缆表面或附近有压力或振动导致光纤中瑞利散射光相位发生变化时,由于干涉作用,光相位变化将引起光强度的变化,经过适当的数据处理后可得到压力或振动点的位置。这种传感系统可应用于周界安防、石油管道安全监测、大型结构监测等。     

基于双鉴相器相位解调的光纤干涉型局放超声传感方法

光纤外差干涉传感输出信号频率为百兆赫兹量级,传统软件解调方法采样设备成本高、数据量大、实时性差,制约了该技术在局部放电超声传感的广泛应用。该文提出了一种基于双鉴相器协同工作的相位硬件解调方法,降低了系统采样率、减少了采集数据量、实现了实时解调,相比传统微分-交叉相乘软件解调方法快1 124倍。分析了低频载波幅值和采样精度对测量结果的影响,实现了0.005°的相位最低检测下限。搭建光纤超声传感平台,开展了对比试验,结果表明,该文所提相位解调方法线性拟合度达到0.999,信噪比较传统微分-交叉相乘解调方法高15 dB,检测下限拓展58%,为局部放电超声传感提供了一种高信噪比、低检测下限、实时检测的相位解调方法。     

光纤光栅流量传感解调方法综述

1 引言 光纤光栅（FBG）是在光敏光纤的纤芯上用紫外侧写或相位掩模的方法写入光栅。由于光纤的本征属性,如质轻、径细、柔韧、化学稳定、耐高温、抗电磁干扰等,同时光纤光栅又具有高灵敏、高精度、自参考性、可集成性、温敏和压敏特性、且感应信息用波长编码,有很高的可靠性和稳定性,因此在流量的测量中光纤光栅将会发挥越来越重要的作用。     

高精度光纤光栅振动解调系统研究与应用

为实现工程系统中对振动信号的检测,提出了一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅(FBG)振动解调系统。解调系统通过色散成像原理获取传感器反射光谱,由所设计的嵌入式单元进行信号处理,并通过专用的上位机解调软件完成数据处理与分析。将系统封装为解调仪器,能实际应用于振动信号的探测。所设计的系统波长解调范围为1 525～1 570 nm,波长重复性可达±1 pm,分辨率为0.5 pm,可实现8通道复用测量,最高光谱解调速度可达10 kHz。实验结果表明,该FBG振动解调系统能够高精度测量不同频率与幅度的振动信号,最小可探测应变约为0.319με/Hz^1/2,在结构安全监测等领域具有重要的应用前景。     

应用于光纤光栅传感中数控解调系统

基于光纤光栅传感技术的调谐滤波原理,提出应用于石油领域中的数字控制解调系统,介绍该系统的基本原理、硬件及接口电路的设计与实现.     

分布式光纤测温系统的研制

阐述了基于拉曼背向散射和光时域反射（OTDR）技术的分布式光纤测温系统的原理。系统由测温主机、测温光纤和温度解调软件组成,具有灵敏度高、可靠性好、可准确测出光纤沿线温度及信息量大的特点。试验数据表明,系统测温精度高、定位准确,在电力和其他行业得到一定应用,具有工程有效性。     

基于光时域反射仪的光纤测试及分析

介绍光时域反射仪的工作原理,以及光纤中发生反射事件和非反射事件时光时域反射仪测得的各种轨迹,讨论光时域反射仪脉冲宽度的设定和光纤长度的计算,为光纤测量提供理论依据。     

应用于高压电缆的光纤分布式温度传感新技术

光纤分布式测温技术是一种利用激光在光纤中的传播特性,实现实时测量空间温度场分布的新技术。它能对光纤沿线的温度场进行分布式的连续检测。本文介绍了该技术的测温原理,以及其在高压输电电缆内部温度监测方面的应用,并介绍了光纤安装方式对测温精度的影响。     

电力系统光纤传输网络在线监测系统

电力系统光纤传输网络运行的可靠性是关系电力系统生产安全、正常高效运行的重要保障。对电力系统光纤传输网络利用传统的人工加仪器的线路运行维护方式已经不能适应电力系统对于光纤网络传输性能的分析和管理维护自动化的要求。文中提出了利用OTDR测试技术，结合WDM技术，GIS技术的一种电力系统光纤传输网络的在线监测方案，为电力系统通信调度部门 对光纤传输网络的日常维护提供了一个自动化的监测维护平台。目前，电力系统光纤在线监测系统已经在辽宁省抚顺市电业局经过了调试和试运行，该系统极大地方便了运行维护人员的日常工作。     

电力系统光纤传输网络在线监测系统的设计分析

提出了1种利用光时域反射仪测试技术,结合波分复用技术、全球定位技术的电力系统光纤传输网络在线监测方案,为电力系统通信调度部门对光纤传输网络的日常维护提供了一个自动化的监测维护平台。     

基于ARM的嵌入式光纤布拉格光栅解调系统

分析光纤光栅传感原理,阐述可调光纤F-P滤波器的工作机理和特点,并介绍了基于ARM实现光纤布拉格光栅（FBG）传感器的解调系统的硬件结构和软件设计。采用三星公司的S3044BOX对经过可调谐F-P腔解调后的波长信息进行采集,并对得到的数据进行处理。实验结果表明系统可以满足一般的工程要求。     

光纤布拉格光栅解调系统的光谱数据高速传送方法

针对工程应用中使用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)测量炮膛温度瞬变、高频振动等信号时光谱成像法数据传输带宽高的需求,提出了一种基于直接存储器访问(direct memory access,DMA)的光谱数据高速传送方法,设计了基于Zynq的光谱数据高速传送硬件逻辑,利用光谱成像法原理搭建...     

单片机光纤光栅传感器匹配解调系统

通过对双光纤光栅并联匹配解调原理的研究,提出了基于MSP430F1612单片机的光纤光栅传感器解调系统。利用曲线拟合的方法对压电陶瓷驱动电压与波长偏移量的数据进行拟合计算,实现光纤光栅解调的目的。本文给出了该方案软硬件设计,并对匹配解调法的发展前景进行了论述。     

基于分布式光纤传感的绕组变形程度检测

为了实现变压器绕组辐向变形的定位与程度判断,将分布式光纤传感技术应用于绕组变形在线检测领域.在导线表面开一浅槽,将两根传感光纤布置于其中,制造了光纤复合电磁线.使用COMSOL Multiphysics对其进行了静电场仿真,结果显示光纤复合电磁线相较正常导线未发生明显电场畸变和绝缘强度降低.对该导线进行了固体力学仿真,...     

本振相位噪声对解调损失影响的评估方法研究

针对频率源的相位噪声随着频偏变化难以准确取值以致无法实现其对解调损失的影响进行评估的问题,提出了采用相位噪声等效面积法替代单点取值的方法。通过对相位噪声曲线分段计算面积再积分的方式计算相位噪声总功率,并以面积等效计算平均相位噪声功率。以计算的平均相位噪声功率为输入,在MATLAB中仿真PCM/BPSK调制解调过程受相位噪声的影响,并与相同条件下实际设备上的测试结果进行对比,两者在相同误码率水平下的E_(b)/N_(0)相差在0.7 dB范围内,扣除高斯白噪声下的解调损失后最大相差0.3 dB。对比试验表明,该方法可用于实际测试。     

一种高精度光纤光栅传感器解调系统

如何实时检测传感光栅Bragg波长的微小偏移,是光纤光栅传感器实用化面临的关键技术.本文选择线性滤波法解调光纤光栅传感器.为使设计的解调系统具有结构紧凑、便于携带、使用方便、适用于野外作业的特点,并达到系统对测量精度和动态范围的要求,本文采用锁相放大电路和24位高精度A/D转换模块采集有用信号,降低了噪声,提高了信噪比,并且节省了系统的空间.同时,本文采用USB接口模块使数据存储和数据传输方便快捷,满足解调系统用于现场测量的要求.文中给出了系统的硬件设计和软件实现.最后通过实验和数据处理证明了该系统的精度.     

干涉解调技术在光纤光栅传感系统中应用

为将光纤光栅的传感特性应用在结构健康监测系统中,采用迈克尔逊干涉解调的方法,取得0.3950°/με的传感灵敏度,本系统可广泛的应用在民用和国防领域的静态应变和动态应变的检测中.     

一种基于小波变换的光纤故障分析算法

光时域反射仪（OTDR）只能测量各取样点处的衰减值，不能自动地判断出事件点。实际光纤线路的信号中常常混有噪声，在故障分析中必须将事件点信息从噪声中提取出来，再精确地判断出事件点的位置。该文在简单分析了OTDR测试原理的基础上，提出了一种基于小波变换的光纤故障分析方法。该算法首先将小波变换后的高频数据分量进行阈值滤波和信号增强处理，在很好地抑制噪声的同时，还能有效地增强突变点信息。然后根据模极大值的位置和特点，对增强后的信号进行检测，以判断事件点的位置和类型。仿真实验结果表明，该算法在较强的噪声干扰的情况下仍然有较高的精度和可靠性，是一种行之有效的方法。