一种新的直线型Sagnac光纤干涉仪管道泄漏检测系统及其定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位。利用法拉第旋转镜将传统Sagnac干涉仪的环形结构改为直线型结构,使其适用于各种复杂管道的布放。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在泄漏点距法拉第旋转镜为4.020 km处进行了泄漏有无及定位的研究。实验结果表明,该系统很好地检测到泄漏源的有无,又较准确地确定了泄漏源位置且最大定位误差小于118 m。     

利用单频正弦调频信号的Bessel函数曲线特性抑制连续波雷达近距离信号

连续波(CW)雷达没有近距离盲区,但存在近距离信号泄漏和目标强回波干扰问题,严重影响雷达的探测性能。针对该问题,提出了一种基于单频调频信号的贝塞尔函数曲线特性进行近距离信号抑制的方法。首先建立了调频发射信号回波及I、Q解调数学模型,推导了调频信号的贝塞尔函数曲线特性;其次阐述了如何选择合适的调频频率和调频指数,能够更好的解决近距离干扰问题;最后,针对设置的参数进行仿真,结果表明该方法有效。     

基于分布式光纤测温的水管泄漏检测与定位

利用基于拉曼散射和光时域反射技术相结合的分布式光纤测温系统,对自来水管道进行泄漏检测和定位实验研究。分析了系统的温度分辨率和水管道泄漏时泄漏点处的温差情况。选取长200 m和700 m的传感光纤对水管道进行泄漏定位实验,并对检测信号进行小波变换分析处理,最后统计对比了检测系统的漏警率。实验结果表明,该系统运行稳定且能够准确识别管道泄漏情况并进行泄漏定位,定位误差≤1 m。     

水下管道泄漏检测技术及定位方法研究

为了实时进行水下管道泄漏监测和定位,采用干涉的方法,研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤管道泄漏监测系统。分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并通过实验研究了管道压力对检测系统的影响。当管道压力大于0.35MPa时,系统的检测效果较佳,且定位误差小于1.17%;压力小于0.35MPa时,无法实现泄漏点定位。结果表明,当管道压力大于0.35MPa时,研制的水下管道泄漏检测系统能有效检测管道泄漏发生,且较准确地确定泄漏源位置。     

传感器电路中乘法器噪声模型分析

本文对两输入端都带噪声情况下乘法器的响应进行了理论推导,得到其噪声模型:乘法器输出噪声包括载波携带信号噪声项、信号携带载波噪声项以及噪声相乘项.设计传感器电路时,通过提高载波纯度及其幅度、在信号输入端加性能优良的带通滤波器,可以得到优异的噪声性能.本文用实验验证了该模型的正确性.     

压力容器气体泄漏中的FSWT和SVM联合检测方法

及时发现压力容器气体泄漏并判别其程度对避免安全事故发生具有重要意义,本文从气体泄漏源的声信号特征分析角度,从超声范围内提出一种基于频率切片小波变换和支持向量机的气体泄漏故障检测方法。利用频率切片小波变换对声波传感器采集的声信号进行预处理,分析泄漏声信号局部特征并选取特征明显的观测范围进行重构,从多域分量中提取能够区分是否存在泄漏以及泄漏程度的代表性特征,利用Relief-F算法计算并选取最优特征作为支持向量机的输入并对压力容器的气体泄漏进行识别和分类。经实验分析,采用本文筛选出的最具鉴别性的六种特征对是否存在泄漏的判断准确率达到99.75%,对泄漏程度分类的准确率达到94.68%。结果表明该方法的气体泄漏检测准确率高,有助于后续实时检测系统的开发和泄漏孔定位研究。     

干涉分布式光纤水下长输气管道泄漏检测系统设计

介绍了一种基于马赫曾德尔和萨尼亚克混合干涉仪原理的分布式光纤干涉测量架构,可实时对管道进行泄漏检测和定位。阐述了该架构的检测原理和泄漏点的定位方法,并利用小波变换算法对采集的泄漏信号进行分析处理。对全长为3.994km的感测光纤进行了管道泄漏检测实验并重复做了10次测试实验。实验结果表明,该系统运行稳定且泄漏检测的最大相对定位误差为1.47%。     

消除TD-LTE终端载波泄漏的射频校正算法

针对时域信号存在的载波泄漏问题,提出了一种可消除LTE终端载波泄漏的射频校正算法,该算法对接收到的时域信号进行定时估计、频偏估计、载波泄漏估计,并分别进行校正,消除载波泄漏,避免了直流分量对测试效果的影响.对采用算法前后的时域信号进行仿真,仿真结果证明该算法可消除载波泄漏.     

消光强扰动的相位载波解调算法

激光语音探测是一种非接触远距离信息获取技术,具有灵敏度高、探测距离远、抗干扰等优点被广泛应用。但是,在目标物的后向光散射特性的影响下,该技术探测性能受到机位角度、目标材料、表面粗糙度影响,严重者有效信号将湮灭到噪声里致使系统探测失效。针对此,结合传统的微分交叉相乘解调（PGC-DCM）算法,开展归一化自相除相位载波解调算法研究,解决目标物后向光散射特性差异所带来的光强扰动问题。首先,建立消光强扰动算法数学模型,利用LabView构建仿真模型,通过该模型进行新算法的频谱响应与消光强能力的仿真分析,发现该算法可实现对干涉信号中B值,一倍频G、二倍频H以及一阶贝塞尔函数J₁和二阶贝塞尔函数J₂影响的消除;其次,针对不同光强度B值,进行了PGC-DCM和新算法性能对比分析,结果表明新算法可以解调出语音信号,在弱光环境下,优势更加明显;而PGC-DCM解调方法在光强度较小情况下时(例如B=0.5 mW),语音信号湮灭,无法还原出信号;最后,建立了远距离光强扰动抑制实验系统,进行了光强扰动消除能力实验。实验结果表明:该算法在探测光功率为10、20、30、40 mW条件下,系统解调输出语音信号幅度一致,消除了光强不同对信号探测的影响。     

小波变换法在输油管道泄漏检测中的应用研究

介绍了输油管道泄漏的检测、定位方法及其应用现状。详细分析了负压波法泄漏检测的原理与定位算法,并对该定位算法中所需要的关键参数,即首、末两端压力传感器接收到压降信号的时间差,利用小波变换法进行了深入的研究与分析,并用Matlab上进行了模拟仿真,结果表明该方法简易可行、定位准确,达到了对精度的要求。     

单一平面电容式漏水检测传感器的研究

针对北方地区冬季暖气管道漏水可能导致的大型设备机房或重要仪器损坏的问题,提出了一种用于管道漏水检测的单一平面电容式传感器的设计方案。该装置利用平面电容原理,检测水滴落在平面电容上时引起的电容变化,采用微电容测量电路将电容转换成频率,然后通过单片机处理后计算出电容值,通过和预先设定的阈值电容的比较来判断平板上是否漏水。经实际试验,该方案实施的平面电容式漏水检测传感器应用于管道漏水检测具有结构简单、成本便宜、性能可靠的特点。     

气体泄漏的单点探测器与红外成像检测的灵敏度模拟分析

危险气体泄漏引发的事故及灾难对人身安全和社会稳定造成巨大威胁,及时有效地检测到气体泄露、定位泄漏源以及评估气体扩散趋势等成为研究人员关注的热点。与目前各种单点气体探测器固定位置并通过气体扩散进行泄漏气体探测不同,基于红外焦平面探测器的红外成像气体泄漏检测技术对可能的泄露点进行成像检测。由于这两种探测器本身的灵敏度差异较大,且工作原理也有所不同,所以如何评价两者的探测效率成为人们关心的问题。因此,基于计算流体力学软件FLUENT对两种探测器在室内空间环境的检测灵敏度进行了模拟分析,比较了两者在实际应用中的优缺点,指出红外焦平面探测器在响应速度和实际检测灵敏度等方面的独特优势,对红外成像气体泄漏检测技术的进一步发展具有推动作用和借鉴意义。     

燃气管道泄漏检测及定位技术的研究

城市燃气管网纵横交错几乎分布于整个城市的地下,而管道泄漏检测也一直是国内外人们非常关注的一个重要问题,如果能够及时发现泄漏并确定泄漏位置就能有效地减小燃气泄漏造成的危害。研究了应用管道泄漏时产生的负压波对泄漏进行检测与定位的原理,设计了用于负压波信号传感及采集的硬件电路,以及对泄漏点进行定位的上位工控机软件系统。将设计的软硬件系统用于充气管道泄漏实验,结果表明采用以上原理及方法可以比较准确的检测到管道的泄漏并对漏点进行定位。     

基于3×3耦合器的环型Sagnac干涉仪管道监测系统实验研究

利用基于3×3耦合器的Sagnac光纤干涉仪分布式 光纤振动传感器,构建管道安全监测系统,实现对长距离输油气 管道沿线进行实时安全监测,判断管道沿线是否有威胁管道安全的行为发生并进 行定位。监测系统采用环型结构 Sagnac光纤干涉仪,利用3×3耦合器对光信号相位有调制作用的特点,无需进行特定的相位 调制和解调,优化了光路,提 高了信号处理精度。给出了光波的相位调制和理想状态下外扰动行为的定位表达式,阐述了 系统的工作和定位原理。根据 光路设计和定位理论建立了Sagnac环型结构实时监测实验系统,开发了监测系统实验软 件,利用选定的扰动信号源, 通过外扰动行为产生的不同频率扰动信号对光信号产生调制,并对所接收的干涉光信号进行 分析和定位的实验研究,实验结果表明,对100～500Hz的外扰动信 号,定位计算结果最大相对误差为1.23%。本文构建的管道监测系 统 不仅能迅速地监测到高频的外扰动信号,还能有效地监测到低频的外扰动信号,为管道沿 线进行实时安全监测和对扰动位置的实时定位提供有效的技术保障。     

基于光纤压力传感器的管道监控系统研究

针对运输管道埋设于土壤中面临的泄漏或堵塞点难发现、难定位的问题,结合光纤压力传感器高灵敏度、高抗干扰的特性,设计了一种基于光纤压力传感器的管道监控系统。系统采用包覆有合适热膨胀系数材料的单模光纤组成的偏振型压力传感器,能很好地克服外界环境温度扰动;采用模块化设计的压力敏感探头以20 m间距均布于管线上,形成信号点阵列源;结合点阵列数据重构与插值定位算法确定故障点的位置。结果表明:该系统的光纤压力传感器可有效克服温度变化对传感测量的不良影响,5.5 km范围内对故障点的定位精度在1 m内。     

激光远场功率密度测试系统的设计

针对应用漫反射靶与CCD图像传感器测量激光远场功率密度时,只能获取功率密度相对分布的局限性,提出了一种采用CCD图像传感器与分布式激光探测器相结合测试激光功率密度绝对分布的方法, 对其工作原理、构成及关键技术等问题进行了分析和讨论.实验证明,该系统较为准确地实现了对激光远场功率密度的测量,具有普遍的实用价值.