【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,在安防、軍事、管道運輸?shù)戎T多領域獲得了廣泛應用�；诓煌墓饫w環(huán)路結構所構建的光纖傳感系統(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域反射技術(Φ-OTDR)因其結構簡單、靈敏度高、可同時對多點振動進行檢測和定位等特點,成為了目前分布式光纖傳感研究領域的熱點。本文在深入研究和比較了 φ-OTDR結構光纖振動傳感器原理的基礎上,提出了一系列的對振動信號進行定位、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,構建了基于Φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)。設計實驗驗證了該系統(tǒng)中振動信號的幅度頻率與振動源的幅度頻率之間的線性關系。提出了基于3×3解調(diào)技術和基于高雙折射Sagnac干涉環(huán)的系統(tǒng)改進方案,并通過分析振動信號的信噪比及其幅度與振動源強度的線性度,對比了兩種改進系統(tǒng)與原始系統(tǒng)的檢測效果。2.對振動信號的時域特征、頻域特征、尺度域特征進行深入研究,針對Φ-OTDR系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)量大、易受環(huán)境干擾的特點,提出了基于短時能量、短時過雙電平率、頻帶方差、小波系數(shù)能量方差的復合特征動態(tài)閾值振動檢測方法。該方法能對發(fā)生在傳感光纖上的振動事件進行精確的實時檢測。3.針對長距離監(jiān)測環(huán)境中振動信號信噪比低,單一特征難以對振動事件進行準確識別的問題,提出了 一種基于譜減法降噪-復合特征提取-支持向量機的振動事件識別方法。該方法可以有效識別多種振動信號,進一步完善了 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的測試方法和結果。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻】

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本文編號：2525427