分布式光纤振动传感器及振动信号模式识别技术研究

研究分布式光纤振动传感技术及光纤振动信号的模式识别技术。通过M-Z干涉原理实现对振动信号的检测,通过信号双向时延定位技术实现光纤振动信号的定位。运用不同的数学方法对光纤振动信号进行分析,找出不同事件产生的振动信号的特征信息,并运用MATLAB进行仿真分析。通过仿真分析,证实了系统能找到挖掘机、车辆及人员走动的特征参数,从而能将这三种不同的事件区分开来。     

微分干涉型光纤振动系统识别技术研究

微分干涉型光纤传感是一种新型的传感系统,可应用于长距离、强电磁干扰环境下的监控和检测。提出了一种基于小波变换的分布式光纤传感信号的识别方法,采用时域-频域能量分布算法,建立不同触发模式的模型,该识别方法可应用于研究入侵信号的模式识别,并通过大量的实际应用经验和数据验证了该方法的有效性。     

应用于定位的光纤振动传感技术的发展现状

利用光纤作为传感器提取沿途振动信号,通过对检测信号的处理和分析,可有效地检测和定位发生的故障或入侵行为等。分布式光纤振动传感器利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动的敏感特性,连续实时地监测光纤附近的振动,并能够定位预防事故,有较好的应用前景。根据传感原理,分布式光纤振动传感技术可分为基于干涉原理和基于后向散射探测技术两类。该文主要从以上两个方面综述分布式振动传感器的主要技术和发展动态。     

超高速电梯振动状态远程监控系统的设计

基于压电传感器和多通道动态信号解调仪,设计了超高速电梯振动状态远程监控系统.这一系统利用光纤链路将压电振动加速度传感器所检测的振动数据长距离传输至数据中心,构成远程监控网络.在设计中,利用线性弹簧-阻尼系统构建超高速电梯的水平振动模型,并开发相应的数据采集和软件分析系统.通过试验表明,这一超高速电梯振动状态远程监控系统的重复性、稳定性良好,能够实现实时响应,可以对振动进行快速傅里叶变换分析,计算得到各阶谐振频率和幅度,试验结果与理论预期一致.     

基于FPGA技术的相位敏感型振动传感系统

针对相位敏感型振动传感系统数据量庞大、数据解调缓慢的问题,在搭建相位敏感型振动传感系统的基础上,开发了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的信号解调系统,采用了可提升数据存储效率的三级缓存结构,设计了振动幅度动态阈值调整算法,构建了振动特征量矩阵,实现了外界振动事件的定位与系统解调速度的优化。实验结果表明,系统可实现10 km光纤上振动信号的准确检测与定位,定位误差保持在20 m以内,信号解调速度可提升约20 ms,从而有效解决了系统数据解调缓慢的问题,为相位敏感型振动传感系统实时响应优化提供了借鉴。     

基于分布式光纤振动传感原理的电力电缆故障定位技术研究

研究一种基于分布式光纤振动传感原理和电缆局部放电原理的电力电缆故障定位技术.通过在电缆上施加高压脉冲,使得电缆上有故障的位置产生局部放电,从而产生振动信号.并将放电脉冲信号同步传输给分布式光纤振动监测系统.通过分布式光纤振动传感技术来探测电缆沿线放电产生的振动信号,并对振动信号进行定位.将该故障定位技术应用于电力电缆沿线上监测电缆故障的状态分布,并进行试验验证.实验结果表明,该系统可实现监测多回路30 km电缆线路的故障分布状况,并对故障点进行准确定位.     

基于光纤分布式传感器的时频定位技术

光纤单芯分布式传感系统可对传感线路上的扰动信号进行检测与定位,特别适合各种长距离的管道监控,如油管监控。传统的频域定位算法,依靠单独的几个频率点,有一定的局限性,并且如果扰动源未激发出所需要的频率范围,就无法获得频率缺失点,这种判断方法就会失效。提出了一种简单的时域定位算法,与频域算法进行互补,提高了系统的稳定性和普适性。     

基于光纤移频延时环的 Φ-OTDR 信号衰落抑制方法

多频探测是相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)光纤传感系统中干涉衰落抑制的重要手段,但存在多频率生成造成结构 复杂的问题。 提出了一种基于光纤移频延时环的多频脉冲产生方法,设计了包含移频、放大、延时、滤波、隔离等环节的光纤环 结构,使用简单结构实现了多频探测脉冲的产生与复用。 并分别采用脉冲延时补偿算法与旋转矢量求和算法对瑞利后向散射 拍频信号实现了数据对齐与数据聚合。 实验结果表明,传感系统通过生成包含 6 个频率分量的多频探测脉冲,可在 10. 33 km 的传感光纤上将衰落概率由 26. 43% 优化至 0. 93% ,并实现了信噪比为 5. 29 dB 的振动信号准确定位,以及相关系数为 0. 997 的振动信号线性解调,从而为 Φ-OTDR 系统在复杂环境下的振动信号抗衰落解调提供了新的解决方案。     

基于FPGA和以太网接口的光栅解调应用

光纤光栅的传感信息是采用波长编码的方式进行的,解调的关键就是把传感信息从波长编码中完整地解调出来.文中介绍的光栅解调系统采用F-P滤波器对ASE光源进行扫描;采用FPGA作为控制核心;采用DM9000A完成网络接口设计,在FPGA内部实现了对光栅传感信号质心解调算法的程序设计和以太网接口控制程序的设计,FPGA具有多通道高速同步解算的能力,在对F-P滤波器500 Hz的扫描速率下,很好地实现了光纤光栅波长的同步实时解算.解调系统的解调精度可达到2 pm左右.     

一种基于Sagnac干涉式的光纤振动传感技术

以普通单模光纤作为振动传感媒介,利用振动在单模光纤中引起的弹光效应对光纤周围环境中的振动信号进行监控。通过Sagnac干涉的方式,将由弹光效应引起的光信号相位变化解调成为光强变化,再进行光电转换。对光电转换解调出来的信号通过归一化处理、预加重处理等一系列的算法方式作进一步分析处理,提取出不同振动事件的振动特征数据,以实现对单次冲击信号和连续振动信号的区分。以此实现对铁路沿线落石防护网上巨石滚落状况的监控。