非平衡干涉检测光纤光栅高频振动传感研究

采用非平衡Mach Zender干涉仪检测光纤光栅高频振动传感测量,通过工作点控制消除了随机相位变化和光源起伏的影响,实现了40kHz频率范围内振动信号的检测.     

Strain and temperature characterisation of sensing head based on suspended-core fibre in Sagnac interferometer

The study of the strain and temperature characteristics of a sensing head based on a four-hole suspended-core fibre in a Sagnac interferometric configuration is reported. It is shown that, for the case of using an uncoated suspended-core fibre, a relatively large strain sensitivity is obtained (/spl simeq/1.94 pm/μ/spl varepsilon/), while the temperature sensitivity is small (/spl simeq/0.29 pm/°C), pointing to a temperature-independent strain sensor. When the fibre is coated, the strain sensitivity remains essentially the same, while the temperature sensitivity becomes much larger and with a value that changes with the localisation of the temperature variation range.     

基于循环前缀频域自相关的OFDM信号频谱感知

针对无线通信频谱资源有限并且利用率非常低的问题,研究了认知无线电系统中基于信号典型特征的频谱感知策略,并进行动态频谱检测.提出了一种基于循环前缀频域自相关的频谱感知算法,利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号的循环前缀具有循环平稳特性,在信...     

基于小波域的压缩感知超分辨率重建方法

为了提高超分辨率图像的重构效果,提出了一种基于小波域的压缩感知超分辨率重建方法.首先采用小波变换对低分辨率图像进行分解,得到低分辨率图像的低频子带与高频子带,然后采用压缩感知技术分别对低频子带和高频子带进行重建,并通过小波逆变换得到最终重建图像,最后在MATLAB 2012平台上进行仿真实验.结果表明,相对于其他图像重建方法,本文方法的重建图像视觉效果更加理想,不仅提高了低分辨率图像重建精度,而且提高了图像重建效率,可以满足图像处理的实时性、在线性要求.     

Seizure onset detection based on frequency domain metric of empirical mode decomposition

This paper explores the data-driven properties of the empirical mode decomposition (EMD) for detection of epileptic seizures. A new method in frequency domain is presented to analyze intrinsic mode functions (IMFs) decomposed by EMD. They are used to determine whether the electroencephalogram (EEG) recordings contain seizure or not. Energy levels of the IMFs are extracted as threshold level to detect the changes caused by seizure activity. A scalar value energy resulting from the energy levels is individually used as an indicator of the epileptic EEG without the requirements of multidimensional feature vector and complex machine learning algorithms. The proposed methods are tested on different EEG recordings to evaluate the effectiveness of the proposed method and yield accuracy rate up to 97.89%.     

基于积分方程区域分解算法的研究进展

介绍了近年来用于电磁建模的积分方程区域分解算法（domain decomposition method,DDM）.DDM是一种基于"分而治之"策略的框架性算法,为复杂电磁问题的求解提供了一种灵活的技术途径.结合国内外研究动态详细介绍了三类积分方程DDM,即重叠型积分方程DDM,非共形、非重叠型积分方程DDM以及基于等效原理的积分方程DDM,并通过数值算例说明了这些算法的优缺点.最后总结了积分方程DDM的主要挑战以及展望.     

M-Z干涉仪型光纤分布式扰动传感系统模式识别方法

针对M-Z干涉仪型光纤分布式扰动传感系统输出信号短时频率随外界扰动变化的特征,提出了基于短时频率-时间特性的模式识别算法。采用提取短时过电平率来描述传感信号的短时平均频率-时间特性,并将提取出来的时频特性分段后建立相应的特征元素模型,通过动态规划算法（DTW）筛选出最优特征元素模型,将信号所有最优模型的参数作为信号特征输入到人工神经网络（ANN）进行学习和判决,降低了ANN的训练难度以及对时间的敏感性,提高了系统的环境适应能力。实验结果表明:该方法可以有效区分瞬时作用、长时作用、径向作用和不规则作用等多种不同扰动事件,平均识别速度在0.26 s之内,平均识别准确度在97%以上。     

基于光频域反射的总线型拓扑结构FBG传感网络

为了提高光纤光栅(FBG)传感系统的传感容量以及传感器的实际工程生存能力和后期可维护性,提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的总线型拓扑结构的FBG传感系统。利用OFDR技术,采用相同波长的FBG传感器,克服了光源带宽对系统传感容量的限制,极大提高了系统的传感器复用能力和空间分辨率。与传统的采用弱反射率FBG串联组网相比,本文系统采用强反射率FBG和光分路器实现总线型拓扑结构,在提高传感器的生存能力的同时,克服了串接式FBG传感网络中存在的多重反射和光谱阴影对测量精度的影响。温度实验表明,系统的波长重复性为±4pm。     

光纤光栅反射波长移动研究

提出并实验了一种探测光纤光栅波长移动的新方法。该方法用一组与各个传感光纤光栅的参数对应相同的光纤光栅作为滤波元件,用抖动倍频的方法跟踪传感光纤光栅的反射光谱的峰值点,同时采用高分辨率的光栅尺作为系统的读出设备,彻底消除了压电陶瓷的非线性性及滞后性带来的误差,从而得到高精度的测量结果。     

光纤光栅反射波长移动研究

提出并实验了一种探测光纤光栅波长移动的新方法.该方法用一组与各个传感光纤光栅的参数对应相同的光纤光栅作为滤波元件,用抖动倍频的方法跟踪传感光纤光栅的反射光谱的峰值点,同时采用高分辨率的光栅尺作为系统的读出设备,彻底消除了压电陶瓷的非线性性及滞后性带来的误差,从而得到高精度的测量结果.     

一种基于频域的转动惯量估算方法

描述了控制对象的两种等效数学模型,以第二种数学模型作为被控对象.引入了电流校正环节,建立了基于电流闭环的速度开环传递函数,推导了关于该速度开环传递函数的数学不等式,再将实际测得的幅频特性代入此不等式中,得到了关于转动惯量和机械时间常数的数学表达式.最后,以某光电测量设备的垂直轴作为控制对象进行了实验,用动态信号分析仪SR785测得实际系统的幅频特性,将该特性曲线上的某频率点代入到所建立的速度开环传递函数不等式中,得到转动惯量大于116.5590、小于116.609 7;机械时间常数大于0.561 587、小于0.561 638.由此可见,这种基于速度开环频域特性估算系统转动惯量和机械时间常数的方法是相当准确的.     

电机调速控制器的频域法设计

将典型超前或典型滞后控制器的频域设计方法应用在电机调速控制器的设计中。特别是应用了步进式的迭代设计方法,可设计出性能更优的高阶控制器。算例和仿真试验证实了所用频域设计方法的简单实用性和有效性。所设计的滞后超前控制器具有比PID更优的性能。     

长周期光纤光栅构成的迈克尔逊干涉仪及其传感应用

利用高频CO2激光器刻写了性能优良的长周期光纤光栅,然后在长周期光纤光栅近端用光纤切割刀切割出一个光滑的反射面,利用该反射面与长周期光纤光栅一起构成一个简捷的在线光纤迈克尔逊干涉仪.实验研究发现干涉仪的反射谱谐振峰波长随环境温度与轴向应变线性漂移,通过解调波长的漂移量能够测量出环境温度与轴向应变.实验获得温度灵敏度为47.76 pm/℃,应变灵敏度为1.805 pm/με.设计的干涉仪结构简单,制作容易,成本低,灵敏度高,能够用于环境温度与轴向应变的测量.它在环境监测、大型建筑健康监控、工业生产等方面具有一定的应用前景.     

自映像多模干涉仪的应力传感研究

提出一种基于自映像原理的多模应力传感器。通过测量透射谱中满足自映像条件的波峰波长,解调纵向应力的大小。分析了传感器中多模光纤(MMF)结构参数对透射谱的影响。0～4 400με纵向应力范围的实验结果表明,透射光谱峰值波长的漂移与应力之间呈良好的线性关系,应力敏感度为1.29pm/με。本文传感器制备简单,对MMF的长度精度要求不高。利用多模干涉仪(MMI)的带通特性,可以通过简单地并联不同长度的无芯光纤传感器实现多路复用。     

基于FBG和光频域反射技术的混合式光纤传感网研究

基于光纤Bragg光栅技术和光频域反射(OFDR)技术 ,构建了一个具有分立式传感子层和分布式传感器子层的双层结构混合式光纤传感网络。 在分立式传感子层中,FBG用于实现温度参量的传感;在分 布式传感子层中,采用OFDR方法解调光纤中的瑞利散射信息从而获得分布式的应 变参量。整个传感 网络共用同一个宽光谱可调谐激光光源,分立式子层和分布式子层两者协同工作,实现应变 和温度两个参 量的高精度测量,其中应变分辨率达到0.75με,温度分辨率达到 ±1℃。本文构建的传感网络为构建大容量、 大规模、多参量、高空间分辨率和高测量精度的光纤传感网络提供了一种有益探索。     

An optimized distributed fiber Bragg grating sensing system based on optical frequency domain reflectometry

In this paper,the waveforms in time domain and frequency domain of two kinds of optical frequency domain reflectometry (OFDR) sensing systems are compared,which use common fiber Bragg grating (FBG) and...     

A frequency domain blind signal separation method based ondecorrelation

This paper addresses the issue of separating multiple speakers from mixtures of these that are obtained using multiple microphones in a room. An adaptive blind signal separation algorithm, which is entirely based on second-order statistics, is derived. One of the advantages of this algorithm is that no parameters need to be tuned. Moreover, an extension of the algorithm that can simultaneously deal with blind signal separation and echo cancellation is derived. Experiments with real recordings have been carried out, showing the effectiveness of the algorithm for real-world signals     

基于曲率/斜率混合传感的镜面视宁度检测方法

随着光学元件的口径增加,无论是在加工检测还是在站址观测过程中,镜面视宁度的影响已经越来越难以忽略。在此情况下,研究可以定量测量镜面视宁度的方法与设备就显得十分重要。基于曲率/斜率混合传感策略,结合冷冻湍流假设实现镜面视宁度评价在时-空域上的转化,实现对镜面视宁度大动态范围的检测。首先,对曲率/斜率混合传感的基本方法进行了理论推导,并以标准化点源敏感性作为评价指标进一步分析了检测过程中的镜面视宁度变化。实验结果显示,在热扰动流场较为均匀时,镜面视宁度的影响较流场反复变化时小,由于湍流不稳定所引入点源敏感性（PSSn）为0.971 8。实验结果证明基于曲率/斜率混合传感的方法可以定量分析大口径光学元件镜面视宁度,对于后续开展的大口径系统设计优化与检测加工具有很好的指导意义。     

Distributed optical fiber perturbation sensing system based on Mach-Zehnder interferometer

A novel distributed optical fiber vibration-sensing system based on Mach-Zehnder interferometer has been designed and experimentally demonstrated. Firstly, the principle of Mach-Zehnder optical path interferometer technique is clarified. The output of the Mach-Zehnder interferometer is proportional to the phase shift induced by the perturbation. Secondly, the system consists of the laser diode (LD) as the light source, fiber, Mach-Zehnder optical interferometers as the sensing units, a 1×N star fiber-optic coupler, an N×1 fiber-optic coupler, a photodiode (PD) detector, and a computer used in signal processing. The entire monitoring region of this system is divided into several small zones, and each small monitoring zone is independent from each other. All of the small monitoring zones have their own sensing unit, which is defined by Mach-Zehnder optical interferometer. A series of sensing units are connected by the star fiber-optic couplers to form a whole sensing net. Thirdly, signal-processing techniques are subsequently used to calculate the phase shift to estimate whether intruders appear. The sensing system is able to locate the vibration signal simultaneously, includ-ing multiple vibrations at different positions, by employing the time-division multiplexed (TDM) technique. Finally, the operation performance of the proposed system is tested in the experiment lab with the conditions as follows: the number of the sensing units is 3, the length of the sensing fiber is 50 m, and the wavelength of the light diode is 1550nm. Based on these investigations, the fiber surrounding alert system is achieved. We have experimen-tally demonstrated that the sensing system can measure both the frequency and position of the vibration in real time, with a spatial positional resolution better than 50 m in an area of 1 km2.     

基于频域广义传输矩阵方法的电磁散射特性分析

多尺度复杂电子系统的电磁场问题难以用单一的计算电磁学方法进行高效数值计算.基于区域分解方法和惠更斯等效原理,提出了频域广义传输矩阵（generalized transition matrix,GTM）方法:将系统分解为多个子模块,通过电场积分方程（electric field integreal equation,EFIE）把各个子模块的电磁特性进行提炼,再考虑所有子模块之间的电磁耦合,计算系统整体电磁场分布.GTM方法把多尺度问题转化为尺度相对比较单一的问题进行处理,在分析各种复合结构、非均匀各向异性介质、大型相控阵天线等电磁散射特性时,提供了灵活的解决方案.论文给出了GTM在手征介质、开口腔体以及Vivaldi相控阵天线电磁特性分析中的应用算例,当未知量个数压缩到原来的十分之一时,GTM计算结果与直接用矩量法（methed of moment,MoM）求解的计算结果非常吻合.GTM可以简洁地表示目标问题的电磁散射特征,与传统MoM相比,大幅度减少了基函数的数量,具有较高的计算精度和效率.