检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2009年第6期30卷 1123-1128页

作者：罗俊饶云江岳剑锋冉曾令电子科技大学宽带光纤传输和通信网技术教育部重点实验室成都610054 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室重庆400044

首次提出了一种基于纤维增强塑料(FRP)传感光缆的新型高灵敏相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤入侵监测系统。该方案中传感系统光源采用价格比较便宜且使用比较广泛的窄线宽DFB激光器,并采用光纤饱和体吸收法来压窄激光器的线宽... 详细信息

首次提出了一种基于纤维增强塑料(FRP)传感光缆的新型高灵敏相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤入侵监测系统。该方案中传感系统光源采用价格比较便宜且使用比较广泛的窄线宽DFB激光器,并采用光纤饱和体吸收法来压窄激光器的线宽以增强后向瑞丽散射光的干涉效果;在传感光缆部分使用新型的FRP封装的特殊传感光缆,该光缆拥有比普通通信光缆高得多的应力敏感性;并且应用小波分析方法对得到的传感信号进行降噪处理,有效地提高了系统的信噪比。通过以上改进提高了系统对微扰远程定位检测的准确度和灵敏度。实验结果表明该传感系统在2km和6km处均能获得较高信噪比的扰动信号,能有效地预报和定位微扰的发生,由于该系统成本得到有效的控制,可能是目前国际上性价比最好的Φ-OTDR分布式光纤入侵监测系统,可望在入侵监测中获得广泛的应用。

关键词：分布式光纤传感器相位敏感光时域反射计光纤饱和体吸收法入侵监测小波分析

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基于多尺度特征融合的φ-OTDR系统相似信号识别方法

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中国激光 2024年第6期51卷 149-159页

作者：宋文强丁哲文毛邦宁徐贲龚华平康娟赵春柳中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

为解决分布式相位敏感光时域反射计系统现有事件识别方法对于相似振动信号识别困难这一问题,提出了一种基于多尺度特征融合的相似信号识别方法。在该方法中,原始信号首先通过经验模态分解和小波包分解被分解为不同频率范围内的子信号。... 详细信息

为解决分布式相位敏感光时域反射计系统现有事件识别方法对于相似振动信号识别困难这一问题,提出了一种基于多尺度特征融合的相似信号识别方法。在该方法中,原始信号首先通过经验模态分解和小波包分解被分解为不同频率范围内的子信号。随后,分别提取原始信号和子信号的时频特征和近似熵特征,并利用主成分分析法对所提取的特征进行融合。最后,通过构建一个6层轻量反向传播(BP)神经网络分类器,训练分类模型并利用测试集验证模型分类度。该方法对小车经过和行走等相似信号的识别准确率可分别达到98.5%和98.0%,对于敲击和摇晃差异性大的信号的识别准确率可达100%。相比于直接从原始信号中提取特征并结合时频图的卷积神经网络方式,所提方法的综合识别准确率分别提高了8.4%与9.0%,相似信号的识别准确率分别提高了13.5%与12.4%。结果表明,该方法在保证差异性大的信号的高识别准确率的基础上,显著提高了相似信号的识别准确率,对于拓展分布式光纤传感的应用范围有重要的价值。

关键词：光通信相位敏感光时域反射计时频特征近似熵多尺度特征融合反向传播神经网络

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基于分布式光纤声振传感的索结构监测

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仪器仪表学报 2023年第9期44卷 195-203页

作者：况卓林李素贞同济大学土木工程学院上海200092

索结构凭借自身良好的抗拉性能被广泛应用于工程领域。因而拉索索力是影响其安全性的重要因素,对其进行测试十分必要。现工程中索力测试多采用自振频率法,其大多是通过加速度计或计算机视觉测量拉索自振频率,从而计算拉索索力值。而近... 详细信息

索结构凭借自身良好的抗拉性能被广泛应用于工程领域。因而拉索索力是影响其安全性的重要因素,对其进行测试十分必要。现工程中索力测试多采用自振频率法,其大多是通过加速度计或计算机视觉测量拉索自振频率,从而计算拉索索力值。而近年发展出的相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)仅凭1根成本较低的通信光纤即可实现结构内全部拉索的自振频率测量,具有较好的测试前景。然而在实际中,用于确定分布式光纤系统灵敏度的有效光弹系数并不唯一。为确保φ-OTDR应用于索力测试的数据来源可靠,本研究通过将传感光纤粘贴于拉索搭建了用于索结构监测的分布式光纤传感系统性能标定平台,基于数字图像相关法对不同设计工况下的拉索跨中位移信号进行测量,并通过分析拉索模型将跨中位移信号转换为轴向信号,最后通过对比拉索轴向信号以及φ-OTDR采集信号从而实现了分布式光纤传感系统的标定实验。

关键词：标定相位敏感光时域反射计传感光纤应变索结构

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一种新型的光纤相位OTDR系统频漂误差抑制算法的研究（英文）

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红外与激光工程 2015年第7期44卷 2150-2155页

作者：张晞曹巧媛李勤钟翔李立京北京航空航天大学光电技术研究所北京100191

激光器的频率漂移对相位敏感光时域反射计的定位有重要的影响,其直接导致定位的信噪比下降。提出一种频谱分析结合选取特征频段的定位算法,在算法中通过选取合适的特征频段,对影响系统定位的激光器频漂进行误差抑制。特征频段的选取通... 详细信息

激光器的频率漂移对相位敏感光时域反射计的定位有重要的影响,其直接导致定位的信噪比下降。提出一种频谱分析结合选取特征频段的定位算法,在算法中通过选取合适的特征频段,对影响系统定位的激光器频漂进行误差抑制。特征频段的选取通过实验信噪比的高低决定。通过实验验证,结果显示该算法提高了系统定位性能并进一步提高了信噪比。

关键词：频率漂移相位敏感光时域反射计频谱分析定位算法

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埋地管道光纤周界振动监测与预警技术

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振动．测试与诊断 2022年第3期42卷 593-599,623,624页

作者：刘泽龙李素贞张祎同济大学土木工程学院上海200092

对管道第三方活动进行振动监测和预警可以显著提高管道安全性。遵循“数据采集-样本分割-特征提取-识别模型训练-识别策略”框架,建立了基于随机森林算法的埋地管道光纤周界振动监测系统。通过长度为5.35 km的相位敏感光时域反射计(phas... 详细信息

对管道第三方活动进行振动监测和预警可以显著提高管道安全性。遵循“数据采集-样本分割-特征提取-识别模型训练-识别策略”框架,建立了基于随机森林算法的埋地管道光纤周界振动监测系统。通过长度为5.35 km的相位敏感光时域反射计(phase-sensitive optical time-domain reflectometer,简称φ-OTDR)光纤传感系统,采集了鹤嘴锄、铲子、锤子和电锤4种典型周界入侵活动的振动信号和85 h时长的环境振动信号。依据信号对比分析结果,选择合理的样本分割尺度和特征提取方法,并训练随机森林识别模型。提出了时空矩阵识别策略用于识别模型的结果修正,减少了99.59%的系统误报。在测试中,光纤周界振动监测系统的识别率为94.87%,误报率仅为0.013 9%,这说明该系统能够抵抗城市中常见的环境振动干扰。

关键词：地下管线振动监测系统侵扰相位敏感光时域反射计随机森林时空耦合

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基于异构加速的Φ-OTDR实时信号处理系统

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中国激光 2020年第1期47卷 136-146页

作者：盛庆华俞钊卢斌李竹叶青张泽鑫杭州电子科技大学电子信息学院浙江杭州310018 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)信号处理复杂、计算量大、实时性要求高的特点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)异构加速计算技术的Φ-OTDR实时信号处理系统。对外差探测式Φ-OTDR信号处理流程进行分析与分解,提出基于FPGA的滑... 详细信息

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)信号处理复杂、计算量大、实时性要求高的特点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)异构加速计算技术的Φ-OTDR实时信号处理系统。对外差探测式Φ-OTDR信号处理流程进行分析与分解,提出基于FPGA的滑动窗数据帧分割、多通道并行快速傅里叶变换(FFT)计算、频域滤波、短时能量求和等一系列加速计算方法。该系统最终实现在40 km光纤传感距离、2 kHz重复频率与1 m采样间隔下的长时间、实时扰动信号解调与显示,并且具有80%的帧重叠率。该FPGA系统作为异构加速器,能够减轻计算机数据处理压力,保证传感系统高重复频率下的运算实时性,为系统可靠性和稳定性提供了有效保障。

关键词：光计算并行处理异构加速计算相位敏感光时域反射计现场可编程门阵列短时能量

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基于3×3迈克耳孙干涉仪的四路检测相位解调Φ-OTDR

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光学学报 2018年第8期38卷 278-283页

作者：宋牟平尹聪陆燕朱伟基吴媖庄守望浙江大学信息与电子工程学院浙江杭州310027

相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)中使用相干性较好的窄线宽光源,因传感光纤中光脉冲产生的散射光发生干涉,故可利用干涉光的变化检测外界扰动,检测灵敏度较高。但传统的幅度检测Φ-OTDR的结果难以实现定量检测,需要进行相位解调。基于3&#... 详细信息

相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)中使用相干性较好的窄线宽光源,因传感光纤中光脉冲产生的散射光发生干涉,故可利用干涉光的变化检测外界扰动,检测灵敏度较高。但传统的幅度检测Φ-OTDR的结果难以实现定量检测,需要进行相位解调。基于3×3迈克耳孙干涉仪的相位解调系统是一种较好的解调方案,但直接解调的结果存在空间分辨能力小于传统幅度检测Φ-OTDR的问题。采用四路检测方法来保持Φ-OTDR的空间分辨能力,只需在系统结构中增加一路检测。同时考虑到窄线宽光源产生的脉冲内干涉对解调造成的不利影响,在提出四路检测相位解调Φ-OTDR的基础上,从瑞利后向散射光的角度对基于3×3迈克耳孙干涉仪的相位解调Φ-OTDR进行分析,并通过实验进行验证。完成了对5km传感光纤上扰动信号的定量检测,检测线性度为0.9956,解调相位的幅度达到31.85rad,解调系统的空间分辨率与传统的幅度检测Φ-OTDR相同。

关键词：光纤光学分布式光纤传感相位敏感光时域反射计相位解调定量检测四路检测

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基于内调制啁啾脉冲的高信噪比低成本直接探测型φ-OTDR系统

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中国激光 2019年第8期46卷 194-201页

作者：李鲁川卢斌王校梁嘉靖郑汉荣王照勇叶青方祖捷庞拂飞蔡海文上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室培育基地上海200444 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

提出一种新型的基于内调制啁啾脉冲的高信噪比(SNR)直接探测型相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)。通过理论分析可得,利用啁啾脉冲的方法并通过提高受激布里渊阈值可提高注入光能量,提高探测信号中的直流分量可使信号与噪声分离,进而提升SN... 详细信息

提出一种新型的基于内调制啁啾脉冲的高信噪比(SNR)直接探测型相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)。通过理论分析可得,利用啁啾脉冲的方法并通过提高受激布里渊阈值可提高注入光能量,提高探测信号中的直流分量可使信号与噪声分离,进而提升SNR。提出一种φ-OTDR系统信噪比的综合评判方法,对SNR的统计特性进行分析。同时,开展了基于分布式反馈激光器的内调制直接探测型φ-OTDR系统实验研究,利用可调谐滤波器对内调制产生的频率啁啾范围进行控制,经对比实验验证,可得所提系统与传统φ-OTDR系统的信噪比期望相当,分布方差更小,测量可靠度更高的结论。此外,该系统还具有成本低、结构简单等优点,实际应用时可以利用光纤布拉格光栅代替可调谐滤波器,提升其应用的灵活性,为工程应用提供新的解决方案。

关键词：光通信相位敏感光时域反射计内调制啁啾脉冲信噪比低成本

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相干衰落抑制Φ-OTDR的分布式光纤周界安防技术

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 564-571页

作者：胡祖翰钱恒石先明刘利平徐余明罗斌中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,... 详细信息

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别.实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%.

关键词：相位敏感光时域反射计相干衰落周界安防

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用于光纤围栏入侵告警的频谱分析快速模式识别

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中国激光 2015年第4期42卷 159-164页

作者：王照勇潘政清叶青蔡海文瞿荣辉方祖捷中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)在光纤围栏等动态传感领域具有重要的应用,快速、有效地对入侵信号分类识别有着十分重要的意义。基于频谱分析提出了一种称为频谱欧氏距离法(EDFS)的快速模式识别方法。该方法通过短时平移差分和短时能量... 详细信息

相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)在光纤围栏等动态传感领域具有重要的应用,快速、有效地对入侵信号分类识别有着十分重要的意义。基于频谱分析提出了一种称为频谱欧氏距离法(EDFS)的快速模式识别方法。该方法通过短时平移差分和短时能量法对Ф-OTDR的解调信号进行提取,确定待分析数据段;对数据段进行归一化和快速傅里叶变换,获得信号的频谱特征;计算信号频谱与预先生成的模板之间的欧氏距离对入侵信号进行分类、识别。采用三种入侵信号对该方法的有效性和实时性进行了实验验证。结果表明,该模式识别方法可以有效识别扰动信号,识别时间小于传统的动态时域规划模式识别方法耗时的1/10。同时,该方法所需训练样本较少,对环境噪声有一定程度的抑制作用。

关键词：传感器模式识别与特征提取傅里叶变换相位敏感光时域反射计

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