光纤光栅传感器在公路隧道衬砌结构安全监测中的应用

从工程实用角度归纳了光纤光栅传感器相对于其他传统监测仪器的主要优势,阐述了其在隧道结构安全监测中的适宜性.在此基础上结合某公路隧道衬砌结构的薄弱部位和具体条件,设计了现场自动化监测和无线数据通信系统,采用光纤光栅传感器对隧道支护结构的变形和受力状态进行了实时监测实验,结果真实有效地反映了结构物的运行性态,表明光纤光栅传感器在公路隧道结构安全监测中具有良好的实用效果.     

分布式光纤测温技术在冻结修复工程中的应用

针对采用冻结法进行成井井壁修复工程的特殊性,在进行常规水文孔、测温孔监测的同时,增加新型检测手段,利用分布式光纤测温技术检测每个冻结器的纵向温度,通过数据分析,为指导冻结施工安全顺利进行提供依据。详细介绍了修复工程的概况和分布式光纤测温系统的原理、组成、检测方法及测温光缆结构。给出了现场实测数据,与常规测温孔数据相比,数据量大,能全面、直观地反映冻结壁实际发展状况。系统结构简单,机动灵活,检测方法具有一定的推广价值。     

一种基于像素梯度信息的背景减除法

讨论了背景模型的更新参数与模型精度的关系。通过精确的梯度背景模型值间接估计当前帧中背景像素理论上的期望梯度值。以高斯模型为基础,将当前帧背景像素的实际梯度值与其理论上的期望值进行比较,计算偏差概率,以此为基础,形成不依赖于局部纹理的梯度特征的相似性度量方法。再用梯度特征的相似度量化地调整差分图像在各像素点处的二值化阈值,实现像素值信息与梯度信息的融合使用。实验表明,本方法对前景分割有一定的改善效果。     

一种改进小波阈值函数的光纤光栅传感信号去噪方法

光纤布拉格光栅( FBG)传感信号中存在的噪声严重影响了其中心波长的检测精度,因此必须进行去噪处理。本文针对传统的小波软、硬阈值函数去噪的不足,提出了一种改进的对数阈值函数,并确定了最优的小波基和分解尺度。仿真表明,本文提出的改进阈值函数去噪后信噪比( SNR)较大,均方根误差( RMSE)较小,其中信噪比比传统的软、硬阈值方法提高了1.5 dB~4 dB。最后通过实验验证了本文方法的去噪效果。     

光纤陀螺随机误差特性ThêoH辨识

随机误差特性分析是光纤陀螺进入工程应用阶段的关键技术.针对Allan方差、总方差、Thêo1 (Theoretical variance #1)等分析方法的不足,以Thêo1为基础,通过偏差消除获得ThêoBR(Bias-removed ver?sion of Thêo1),并将其与Allan方差合成,得到光纤陀螺随机误差特性分析的ThêoH(Hybrid-ThêoBR)法.通过计算重叠Allan方差、总方差、Thêo1以及ThêoH的等效自由度,结合仿真和实测信号的随机误差特性分析实验,证明ThêoH法不仅提高了Allan方差估计的置信度,且解决了Thêo1估计有偏的问题,表明了该方法是目前能够有效辨识光纤陀螺随机误差特性的最佳方法.     

表面部分电极含金属芯压电纤维气流传感特性研究

含金属芯压电纤维可以模仿昆虫的毛发感受器,感知周围环境的气流变化。在含金属芯压电纤维的部分纵向表面涂镀电极,制备了表面部分电极含金属芯压电纤维传感器PMPF（Partial electrode of Metal core Piezoelectric Fiber）。基于平均电荷法,建立了悬臂梁结构PMPF准静态气流传感模型,分析了PMPF产生的电荷值与表面电极分布角度、纤维长度、气流流速和气流方向的关系。搭建了实验系统,测试了PMPF对冲击气流的响应,验证了理论模型。结果表明,PMPF的传感信号和气流流速成指数关系,和气流方向成“8”字形关系。PMPF具有气流速度和方向的传感性能。     

空间约束混合高斯运动目标检测

目的 针对传统混合高斯模型前景检测运算量过大问题,提出一种基于空间约束的混合高斯前景检测算法。方法 通过快速初始化缩短模型的初始建立过程;采用双重背景模型机制,以自适应背景减法的前景检测结果作为混合高斯前景检测的空间约束条件,降低模型在背景区域的冗余运算;运用多策略自适应模型更新,提高前景检测的准确性。结果 在各种测试场景下,与传统混合高斯法、CodeBook、GMG、偏差均值混合高斯模型(MODGMM)等算法相比,该算法具有更好的准确率以及4倍以上的处理速度。结论 在固定相机场景下的运动目标检测中,算法能有效提高传统混合高斯法的准确性且具有极高的实时性。     

结合阴影抑制的混合高斯模型改进算法

混合高斯模型背景法作为运动目标检测的一种经典方法,已经广泛应用于智能视频监控系统中。但是,传统的混合高斯模型背景法容易将阴影误检测为运动目标的一部分。因此,针对该方法在区分阴影和运动目标方面的不足,提出了一种将混合高斯模型背景法和HSV空间阴影抑制相结合的运动目标检测算法。这种改进算法首先将颜色空间转换到HSV空间,初步提取运动目标,然后再利用阴影的灰度值比背景中的灰度值小,而前景的灰度值比背景中灰度值大的特性,检测出运动目标中的阴影。实验结果表明,这种改进的算法明显提高了检测效果,有效抑制了阴影对运动目标检测的干扰,算法实时性也较好。     

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。