發(fā)布時(shí)間：2019-08-11 17:16

【摘要】：分布式光纖傳感系統(tǒng)由于其體積小、重量輕、無需供電、抗電磁干擾等特點(diǎn),在安防、軍事、管道運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用�；�于不同的光纖環(huán)路結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的光纖傳感系統(tǒng)在檢測范圍、信噪比、靈敏度等方面有很大的不同。其中,基于相位敏感瑞利散射的光時(shí)域反射技術(shù)(Φ-OTDR)因其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、可同時(shí)對多點(diǎn)振動(dòng)進(jìn)行檢測和定位等特點(diǎn),成為了目前分布式光纖傳感研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文在深入研究和比較了 φ-OTDR結(jié)構(gòu)光纖振動(dòng)傳感器原理的基礎(chǔ)上,提出了一系列的對振動(dòng)信號進(jìn)行定位、降噪及分類的信號處理方法。主要研究內(nèi)容如下:1.介紹Φ-OTDR的基本原理,構(gòu)建了基于Φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)中振動(dòng)信號的幅度頻率與振動(dòng)源的幅度頻率之間的線性關(guān)系。提出了基于3×3解調(diào)技術(shù)和基于高雙折射Sagnac干涉環(huán)的系統(tǒng)改進(jìn)方案,并通過分析振動(dòng)信號的信噪比及其幅度與振動(dòng)源強(qiáng)度的線性度,對比了兩種改進(jìn)系統(tǒng)與原始系統(tǒng)的檢測效果。2.對振動(dòng)信號的時(shí)域特征、頻域特征、尺度域特征進(jìn)行深入研究,針對Φ-OTDR系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量大、易受環(huán)境干擾的特點(diǎn),提出了基于短時(shí)能量、短時(shí)過雙電平率、頻帶方差、小波系數(shù)能量方差的復(fù)合特征動(dòng)態(tài)閾值振動(dòng)檢測方法。該方法能對發(fā)生在傳感光纖上的振動(dòng)事件進(jìn)行精確的實(shí)時(shí)檢測。3.針對長距離監(jiān)測環(huán)境中振動(dòng)信號信噪比低,單一特征難以對振動(dòng)事件進(jìn)行準(zhǔn)確識別的問題,提出了 一種基于譜減法降噪-復(fù)合特征提取-支持向量機(jī)的振動(dòng)事件識別方法。該方法可以有效識別多種振動(dòng)信號,進(jìn)一步完善了 φ-OTDR系統(tǒng)功能。4.搭建了 φ-OTDR型分布式光纖傳感系統(tǒng)的信號處理平臺。詳細(xì)分析了系統(tǒng)整體框架和工作流程,介紹了信號采集系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控軟件平臺的工作流程,最后說明了信號處理平臺主要指標(biāo)的測試方法和結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2525427