基于光纤传感和小波变换的管道泄漏定位技术

研究了一种基于Sagnac光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检测和定位技术,利用单模光纤作为分布式传感器,可以有效地检测管道沿线所发生的泄漏信息,并实现泄漏点定位。阐述了检测系统的组成和工作原理,分析了检测系统定位方法。采用小波阈值消噪对泄漏信号进行处理,可以有效地提高零点频率的辨识性。结果表明:该检测技术具有较高的测试灵敏度和定位精度。     

船用光纤陀螺小波实时滤波算法的设计与实现

针对光纤陀螺随机漂移噪声大的问题,以船用捷联式惯导系统应用需求为研究对象,对船用光纤陀螺的输出信号特征进行了深入分析。针对陀螺信号需实时处理的要求,设计了基于阈值法的实时小波滤波算法。结合陀螺信号特征分析结果,完成了实时滤波算法的小波基、分解尺度、阈值以及阈值函数设计。实时性验证实验与实测信号的实时滤波实验结果表明:该算法在满足陀螺信号实时性的条件下,能完成陀螺随机漂移噪声的有效滤波。     

基于PSoC的移动心电监测系统的设计

设计并实现一种基于PSoC的便携式心电实时监测系统,融合了可编程嵌入式、信号处理、无线通信等技术,实现了心电信号的采集、放大、除噪、A/D转换、分析、存储、显示及远程无线传输等功能。该系统还对传统的差分阈值算法进行优化,提高了系统QRS波的检测效率,使系统的信号处理能力得到了很大的改善。     

基于互相关定位法的干涉仪分析与仿真

首次提出用时域互相关法处理Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统的干涉输出信号, 对扰动进行检测和定位。首先对Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统进行了扰动检测和定位的理论分析, 推导出扰动引起的干涉输出信号的表达式, 利用Bessel函数展开, 确定了该系统的两路干涉输出满足时域互相关的特性。在此基础上进一步分析了两路干涉信号的表达式, 提出基频定位法和微分定位法两种时域互相关方法处理干涉信号, 确定扰动位置。对两种扰动定位方法进行了Matlab仿真, 并通过实验在多个扰动位置多次验证了两种方法的正确性。     

光纤扰动入侵检测系统的设计与实现

光纤中通过一定的幅值恒定的光,外界扰动时光纤中光的强度将发生变化,因此对这种光强度的变化进行检测可以探测外界扰动的入侵。对功能型光强调制的检测一般利用特殊光纤对某些物理特性敏感而达到测量的目的,但光纤结构比较复杂。对光纤扰动机理进行了论述,提出了采用一般的多模光纤,针对不同入侵对象扰动信号频率的不同,利用带通滤波电路实现检测的方法。并对带通放大器技术进行了设计与仿真,实现了扰动信号的入侵检测。     

光纤Sagnac干涉仪在智能预警系统的应用研究

针对电力系统高危险性场景远程监管、野外无人值守等问题,本文基于光纤干涉原理对光纤扰动信号识别、入侵快速判定算法、干扰位置定位等技术进行分析,并结合视频监控、声光报警等多种安防系统关键技术,提出了基于光纤萨格纳克干涉仪的周界安防智能预警系统架构,该系统具备性能稳定、敏感度高、反应及时等重要特性,有效地解决了传统预警系统存...     

基于反馈环全光纤干涉的定位系统

提出了一种用于长距离定位监测的新型传感系统。该系统在全光纤干涉系统中构建反馈环,首次采用单芯光纤作为传感光纤,结合快速傅里叶变换和小波变换对信号进行处理,实现了对随机扰动源的监测定位。实验获得了清晰的频谱图像,系统定位的相对误差小于0.08%,可实现定位监测功能。     

GIS/SCADA整合技术下光纤预警判定算法仿真

针对传统光纤预警方法忽略了噪声信号传输特征的获取,导致判定结果较差的问题,提出GIS/SCADA整合技术下光纤预警判定算法.根据相互独立和整合统一原则实现GIS/SCADA整合,利用双马赫曾德干涉仪构建光纤预警系统框架,通过调制效应完成对应光波相位的调制,根据噪声信号传输特征,使用倒数分析和特征选取,探测物理量的空间分布和时变信息,利用概率神经网络实现对待处理数据的分类,实现预警判断.实验结果表明,所提方法可以有效判定干扰信号类型,并抑制噪声信号,能够更好地实现光纤预警的判定.     

基于光纤传感的入侵检测信号提取与识别算法

基于分布式光纤传感的地埋式入侵检测系统由于其无源、传输距离远、抗电磁干扰等特征,引起了人们的关注,并得到初步应用。系统中光纤传感信息的正确提取和事件识别是系统的关键性指标之一。文中提出了一种入侵信号的提取与识别算法。使用基于Hilbert变换的信号包络线提取,结合数学形态学上的腐蚀和膨胀运算思想,实现入侵信号片段的分割;采用小波阈值收缩方法,结合平移时不变算法实现入侵信号片段除噪;使用基于＂小波包-能量＂的方法提取信号特征;分别采用基于BP和RBF的人工神经网络实现对光纤信号分类。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于FPGA的光纤陀螺自适应LMS虑波算法研究

光纤陀螺仪的精度严重制约着以其为核心的惯性导航系统精度,为进一步提高系统精度须对光纤陀螺进行滤波处理;文章在自适应LMS滤波算法的基础上,以FPGA实现光纤陀螺数据的采集和滤波处理;以光纤陀螺的延时信号作为参考值,实时自适应调整陀螺不同时刻输出的权值来实现对噪声的滤除;在FPGA中,利用有限状态机的方式来完成该滤波算法的实现,同时完成权值系数的更新和信号采集等模块的功能;结果表明,经过FPGA采集并滤波后的光纤陀螺信号中的噪声分量明显降低,滤波延时远小于采样周期,完全满足工程实际需要.     

基于相干检测的偏振光时域反射光纤振动传感系统

提出将相干检测技术和偏振光时域反射技术POTDR(Polarization Optical Time Domain Reflectometry)相结合,利用相干检测技术的高探测灵敏度和偏振光时域反射技术中偏振态对外界环境敏感的特点,实现光纤分布式传感,测量微弱振动信号并实现定位功能.首先分别介绍了相干检测技术及其与POTDR相结合的相关原理,分析可行性,然后提出实验测试方案并搭建了测试系统.实验结果表明,基于相干检测技术的POTDR传感系统能成功地实现振动信号的探测和振动点的定位功能,这对于光纤分布式传感系统的进一步发展具有重要意义.     

基于大数据分析的低频电磁信号光纤传感检测装置设计

为了提高低频电磁信号光纤传感检测能力,提出一种基于大数据分析的低频电磁信号光纤传感检测装置,采用光纤传感器进行低频电磁信号采集,构建低频电磁信号的时频特征分析模型,提取光纤传感检测的低频电磁信号谱特征量,采用大数据融合方法进行光纤传感检测的低频电磁信号谱特征融合,构建光纤传感检测的低频电磁信号时频分解模型,采用快速分数阶傅里叶变换实现低频电磁信号光纤传感检测和噪声分离,结合盲源检测结果,提高对低频电磁信号的光纤传感检测能力。仿真结果表明,采用该方法进行低频电磁信号光纤传感检测的准确性较高,联合感知能力较强,信号的主瓣展宽较高,说明检测的抗干扰性较好。     

分布式光纤振动传感信号的采集与处理

以分布式振动传感在周界安防中的应用为研究对象,简述了一个全光纤扰动传感与定位系统。分布式光纤传感与定位系统主要由光发射模块,传感光路模块,光接收模块,信号采集模块,信号传输模块及信号处理模块构成。振动信号的采集与处理决定着系统报警及定位的实时性和准确性,主要研制了振动传感系统中的数据采集与处理系统。     

光纤振动传感系统相位调制模块的嵌入式设计

针对光纤振动传感系统测试与标定环节缺乏便携式振动信号驱动装置的问题,设计了一款基于FreeRTOS和STemWin嵌入式系统的压电陶瓷相位调制模块.该模块使用STM32嵌入式微控制器,结合H桥功率驱动对信号进行功率放大.利用FreeRTOS嵌入式操作系统进行多任务功能部件开发,并设计了STemWin人机交互界面.随后搭建分布式光纤振动传感系统对嵌入式相位调制模块进行测试,结果表明该模块可实现驱动信号频率、占空比、输出极性和电压的调节,并可在总长为11.769km的传感光纤上对冲击信号进行实时采集,且振动信号定位误差在41m以内,从而可满足各类光纤振动传感系统在长距离不同位置处进行振动测试与标定的需求.     

基于布里渊散射的光纤传感系统性能分析

根据布里渊光纤时域分析(BOTDA)传感系统连续光谱谱宽较宽的特点,分析了光源强度噪声对直接检测BOTDA光纤传感系统性能的影响,结果表明,连续光源的强度噪声造成系统信噪比的急剧下降.另外,根据布里渊光纤时域反射(BOTDR)传感系统信号很弱的特点,分析了非相干外差检测和带前置光放大器的直接检测BOTDR传感系统的信噪比.     

基于GPON的光纤光栅传感信号接入节点研究

借助现有GPON通信网将光纤光栅传感信号传输到远程监控中心,可避免大规模铺设专用传感网,组网灵活,降低成本开销。实现光纤传感网与GPON接入网的融合,传感子网与GPON之间的接入节点设计是关键问题之一。接入节点采用固定时分多址技术接入各传感子网信号并将其组装成传感复用帧,此帧结构的设计减少了GEM帧负载部分的控制开销比特数,为远程监控中心提取有用的传感信息节省了时间,使光纤光栅传感信号在高速的通信网中有效传输。     

用于焊接过程控制的激光扫描式传感器的研究

传感器是焊接过程视觉控制的重要因素之一。焊接过程控制一般分为两类:第一类是关于位置的控制;第二类是关于焊接工艺参数的控制。本文提出一种传感方法,它主要包括光学系统,信号接受器和数据处理器。由于电弧光的强烈干扰,一般的摄象机很难直接作为传感器。但是应用扫描式激光传感器,其结构紧凑且可以抑制电弧光的影响。为提高信号处理速度,本传感方法中采用了一种新型的“位置传感元件”(PSD),它不用象普通摄象机那样的扫描电路,因而速度很快。试验说明这种传感方法非常适用于机器人焊接的焊缝跟踪控制。除此,它还能识别焊接接头的几何形状与尺寸等信息。因此,它是一种有效的且很有前途的传感方法。     

光纤表面等离子体共振传感检测系统的数据处理

给出了光纤SPR传感检测系统的输出信号处理模型,采用Shpiro-Wilk检验确认了测试噪声的高斯特性;在保证精度的前提下降低了数据采集量;用线性拟合方法处理数据、获得共振波长并测算出最小运算长度,从而把工作量降至原有的4%,使检测更为高效便捷.