基于分布式光纤传感器的管涌监测系统

针对水利工程输水堤坝管涌难以实时监测的问题,结合分布式光纤传感器应变检测灵敏度高及FPGA并行运算快的特点,设计了基于光纤全分布式传感器与FPGA数字解调算法的堤坝管涌实时探测系统。首先利用双Mach-Zehnder干涉组成的光纤全分布式传感应变检测系统感知管涌导致的应变,之后通过计算由应变导致的调制信号到达两光电探测器的时间差确定管涌渗漏点。系统采用频率分选机制在信号调理电路实现信号筛选,评定渗漏程度,由FPGA实现数据采集、滤波、存储及解调,有效缩短了解调时间及定位误差。结果表明,系统可对2公里范围内的管涌渗漏事件进行有效定位报警,定位误差在±8m以内。     

基于光纤声呐传感器混沌锁频方法研究

传统的水下声信号检测方法的不足之处是在滤除噪声的同时,有用信号也受到损失,且随着噪声的增大,检测精度也会降低。针对强噪声背景下水下声呐信号频率解耦问题,采用马赫曾德光纤声呐传感器搜集水下声呐信号,当声呐信号注入混沌系统,利用混沌系统对信号参数的敏感性及对噪声免疫性的特点,一定频率的信号会使系统处于大尺度周期态,信噪比可以达到-65dB,对声呐信号锁频明显。理论计算和实验结果表明,该混沌声呐信号处理方法具有极低的信噪比和较高的频率辨识能力。     

基于LMS算法的光纤振动预警系统降噪技术研究

采用干涉光相位调制的光纤振动预警系统灵敏度极高,其信道易受随环境时变加性噪声污染而导致系统漏报误报与定位精度降低。通过建立基于马赫曾德干涉仪的系统结构,分析振动信号在光纤中的调制模型,采用基于LMS算法与HLMS算法的自适应噪声抵消器进行系统信号降噪。经过算法理论推导与Matlab环境仿真,结果表明,该降噪方案能有效还原受时变确定噪声以及随机噪声污染的信号,稳态均方误差值不高于0.1,且算法简单高效,收敛速度快,具有工程应用价值。     

拉曼测温系统的数据采集与处理

为解决拉曼测温系统后端采集速度过慢和噪声的问题,利用FPGA主卡和AD采集子卡设计了一款高速采集系统,来对测量到的温度进行采集和处理。分布式测温系统中的反斯托克斯光对温度变化比较敏感,通过采集该信号来得到温度的变化,但是由于该信号比较微弱,需要进行放大滤波处理。高速采集系统采集频率为100MHz,空间分辨率可达到1m。