分布式光纤传感技术及其应用

分布式光纤传感技术是近年来光纤传感领域的研究热点.介绍了该领域的研究成果,包括基于光纤后向散射光时域及频域反射技术、基于光纤瑞利散射偏振光时域反射、基于长距离光干涉技术的分布式光纤传感以及基于非同和全同光纤布拉格光栅复用的准分布式光纤传感技术;论述了分布式光纤传感系统的工作原理、特点及性能;介绍了其在民用工程结构、航空航天、船舶工业、电力工业、石油化工业和医学等各个领域中的应用.     

选择性平均的φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统阈值算法

阈值的准确设定是有效降低-OTDR分布式光纤扰动传感系统误报和漏报率的关键。针对该问题,提出了一种基于选择性平均的-OTDR分布式光纤扰动传感系统阈值算法,采用相关差值预挑选的方式确定信号模板,进行阈值模板匹配。理论和实验研究表明:提出的选择性平均阈值算法,能够更有效设定阈值,提高信噪比,降低-OTDR分布式光纤扰动传感系统的误报和漏报率,与直接平均和移动平均阈值算法相比,所提出的选择性平均阈值算法将误报率分别降低了5%和3%,漏报率均降低了2%;信噪比分别提升了2.55 dB、1.1 dB。所提出的算法有助于提高-OTDR分布式光纤扰动传感系统在实际应用中可靠性。     

基于外差解调的分布式光纤传感系统设计

提出了一种基于双脉冲外差解调的分布式光纤传感系统。从理论上分析了系统的传感原理及信号解调方法。根据系统结构及原理,搭建了双脉冲外差分布式光纤传感实验系统,并进行了初步的实验研究。实验结果表明,在传感距离为300m的情况下可以将末端施加的干扰信号解调出来。     

Φ-OTDR分布式光纤传感系统的关键技术研究

提出了一种基于Φ-OTDR(相位敏感光时域反射计)技术的Φ-OTDR分布式光纤振动传感技术,该技术能够方便地进行入侵定位。介绍了Φ-OTDR分布式光纤振动传感系统的传感机理,论述了光纤传感采集系统的硬件和软件设计。试验结果表明,该系统可对通信光缆不同位置的入侵事件自动识别预警,显示险情位置,测量距离大于60km,定位精度10m。     

分布式光纤光栅传感系统的波长检测技术

波长检测技术是当前光纤光栅传感领域的重点和难点之一,光纤光栅传感系统的一个显著优点是易构成分布式传感网络系统,实现多点、多区域同时检测.文章以几个典型的解调系统为例,重点分析了分布式光纤光栅传感系统中信号解调的工作原理、特点和性能.     

分布式光纤振动和温度双物理量传感系统

提出了一种分布式光纤振动和温度传感系统。该系统在双马赫-曾德尔干涉仪分布式振动传感系统的框架上,采用波分复用的方法在一条传感臂上耦合两种波长的光,并行实现了基于激光干涉的分布式光纤振动传感和基于拉曼背向散射的分布式温度传感,从而达到了振动和温度双物理量的同时探测。该方法有效利用了双马赫-曾德尔干涉仪的传感光纤,在实验中实现了10km长度上振动和温度双物理量的同时探测,振动传感的定位误差为±30m,温度传感的空间分辨率和温度精度分别为1m和±1.8℃。该系统的优点是将激光干涉和拉曼背向散射有效结合,实现了复杂环境中对振动和温度同时探测的需求,并有效利用了传感光纤,具有重要的实际意义和经济价值。     

分布式光纤传感技术与PON的融合

研究了分布式光纤传感以及无源光网络的原理、应用及关键技术,提出了将无源光网络与分布式光纤传感网络融合的思想,既可以克服局域网与骨干网之间的速率瓶颈,又符合光纤传感与光纤通信融合传输的发展趋势。针对分布式光传感技术在安防领域的应用与EPON的融合提出了解决方案,即将OTDR技术融入EPON中进行光纤故障监测与定位,实验证...     

浅析分布式光纤传感技术的应用

本文介绍了光纤传感的基本原理,提出了分布式光纤传感技术在不同领域的应用现状和应用特性。将分布式光纤传感技术融合到不同领域中,以同时实现光纤的通信功能和传感功能,对提高人民的生活品质,具有极其重要的现实意义。     

分布式光纤光栅传感系统信号解调技术

光纤光栅是近年来光纤传感领域的研究热点,波长编码信号解调是实现光纤光栅分布式传感网络的关键.本文分析了分布式光纤光栅传感系统信号解调的一般原理,总结了系统信号解调过程中存在的主要技术难点,分类评述了几种典型的解调技术的工作机理,并重点分析了其特点和性能,同时提出了一种宽带光源/副载波解调技术.该技术具有实时性好,成本低等优点.     

新型超远程分布式光纤拉曼温度传感器

基于光中继传感技术提出一种超远程分布式光纤拉曼温度传感器方案,采用在分布式光纤传感器的多段传感光缆之间嵌入多级光中继放大传感装置的方式,利用中继放大传感装置的增益克服光纤损耗,增强了光纤中自发拉曼散射光的强度,传感光缆分段分时进行测量.当在多段传感光缆之间引入N个远程光中继放大传感装置进行级联时,可实现分布式光纤传感器...     

基于Lissajous图形的光纤分布式扰动传感器定位方法

研究了一种基于Lissajous图形的光纤分布式扰动传感器定位方法。光纤分布式扰动传感器基于Mach-Zehnder干涉仪,通过两路输出信号的时延得到扰动定位。在两路输出信号的Lissajous图形中构造拟合椭圆,基于实验数据的仿真研究表明:通过椭圆半短轴长可以得到时延,实现定位。对该方法进行了仿真和实验研究,在无需噪声抑制的条件下定位精度较高:在信噪比为-6~7 dB范围,最大定位误差为207 m;多次测量中,最大误差为94 m。研究结论可以为光纤分布式扰动传感器定位方法提供新的技术参考。     

马赫-曾德尔干涉仪的应用研究

主要介绍马赫-曾德尔干涉仪在传感和解调方面的应用及其优势。在传感领域,应变和温度都会引起马赫-曾德尔干涉仪相位的变化,基于此提出一种利用马赫-曾德尔干涉仪和光纤布拉格光栅测量应变和温度的传感系统,并分析系统的工作原理。     

Distributed target classification and tracking in sensor networks

The highly distributed infrastructure provided by sensor networks supports fundamentally new ways of designing surveillance systems. In this paper, we discuss sensor networks for target classification and tracking. Our formulation is anchored on location-aware data routing to conserve system resources, such as energy and bandwidth. Distributed classification algorithms exploit signals from multiple nodes in several modalities and rely on prior statistical information about target classes. Associating data to tracks becomes simpler in a distributed environment, at the cost of global consistency. It may be possible to filter clutter from the system by embedding higher level reasoning in the distributed system. Results and insights from a recent field test at 29 Palms Marine Training Center are provided to highlight challenges in sensor networks.     

Instrumentation for gathering data [DAQ systems]

The main characteristic of the intelligent distributed data acquisition system we describe in this article is that it supports intelligent functions and provides the desired accuracy of measurement. It is also reliable and adaptable, utilising two NN-based methods of sensor drift prediction, which allows it to increase its inter-testing interval, and provides accuracy of sensor data processing. The system is designed on a distributed intelligence scheme, which operates in real time for most industrial sensors.     

多目标多传感器的跟踪

多目标多传感器的跟踪是一个非常复杂的问题，其关键是数据的融合。单个传感器的多目标跟踪主要是解决数据的关联问题，多个传感器的多目标跟踪虽然有时也是解决数据关联问题，但是多传感器的数据关联就要复杂得多，它是一个多维的问题。文中主要介绍多目标多传感器跟踪网络构成策略及分级分布传感器跟踪的数据和轨迹融合方式。     

一种低误报率的新型光纤分布式振动传感系统

针对目前-OTDR光纤分布式振动传感器由于散射光波光强不稳定造成误报率较高的问题,文中提出一种-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪相结合的光纤分布式振动传感新系统,-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪分别对外界振动进行探测,从而降低单一-OTDR探测的误报率。实验研究了-OTDR和提出的新的复合结构系统对外界振动探测的误报率,实验结果表明:在复杂环境下,与现有-OTDR方案相比,提出的基于-OTDR和M-Z干涉仪复合结构的方案可以有效降低系统的误报率,使系统的误报率由单一-OTDR的25%降至2%。     

Network Integration of Distributed Optical Fiber Temperature Sensor

The integration of distributed optical fiber temperature sensor with supervisory control and data acquisition （SCADA） system is proposed and implemented. In the implementation of the integration, both the compatibility with traditional system and the characteristics of distributed optical fiber temperature sensor is considered before Modbus TCP/IP protocol is chosen. The protocol is implemented with open source component Indy. The Modbus TCP/IP protocol used in the system is proved to be fast and robust.     

基于MSP430的实用粮仓温湿度检测系统

为了能够对大型粮仓内的温湿度进行监控,采用CC2500射频芯片和SHT11数字温湿度传感器,设计了一种基于MSP430单片机的实用粮仓温湿度检测系统及相关的软硬件结构。该系统利用ZigBee无线通信技术构建了分布式无线传感器网络,通过传感器节点对温湿度数据进行采集和传输,具有组网简单,维护方便,运行费用低等优点,能够实现可靠的无线数据传输。     

基于移动中继站的无线传感器网络设计

WSN（无线传感器网络）是由大量分布式的不同规格和功能的具有感知、计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的一个小范围的无线网络。为了解决无线传感器的远距离通信中继问题,能够将网络信息通过中继顺利地传送到远程终端,设计了基于移动螃蟹的传感器网络。它以机器螃蟹作为中继,进行数据的本地化处理和融合,实现分布式数据采集和监控。本系统应用于大规模的无线网络,增加了设备状态数据采集与通信的距离,有效地增强了系统的健壮性。     

基于WSN的环境质量监测系统设计与实现

提出、设计并验证了一种低成本、低功耗的分布式环境质量无线实时监测系统。该系统采用基于TI CC2530微控制器的ZigBee无线协议栈。无线采集节点内置的MSP430G2553微控制器收集温湿度传感器、空气微粒传感器和光传感器得到的环境质量数据经由ZigBee无线传感网传送至ZigBee-IP网关。基于S3C2440的嵌入式ZigBee-IP网关将采集到的环境质量数据以Web网页的形式向互联网用户提供实时环境质量报告。该系统针对目前百姓普遍关心的环境质量问题,对于政府环保部门、大型污染企业环境质量监控等有一定的参考及推广价值。