基于分布式振动传感技术的滑坡监测研究

我国高速铁路穿越地质条件复杂,容易遭受山体滑坡等地质灾害,极大危害铁路的安全运营。针对山体滑坡灾害大范围,大体量的特点,本文提出采用分布式光纤振动传感技术开展山体滑坡监测,研究了分布式振动传感器在滑坡山体上的布设工艺及通过试验验证了该技术的可行性。初步研究成果为今后山体滑坡全尺度监测提供了新的技术方法。     

应用于周界安防的防区型分布式光纤振动传感系统

分布式光纤传感系统由于其分布式和不易受电磁干扰的特点,被广泛应用于管道泄露、海洋检测和安全生产等领域。设计了一套基于迈克尔逊干涉仪的分布式光纤传感系统,通过对振动信号的采集和处理进行预警和定位。系统通过冲击性激励和周期性激励来探测振动信号,可以根据需要设置相应的防区数量,每个防区都可以实现150 m到2 000 m固定范围中小振动信号的探测,且连续触碰、敲击两次以上探测率接近100%。网络传输单元以STM32F103为主控芯片,运用窄带物联网(NB-IoT)技术实现了传感系统的同步和通过移动设备实时查询的功能。     

分布式光纤振动检测系统信号后处理算法研究

针对基于相位敏感的分布式振动检测系统在实际工程应用中存在的容易受到环境噪声影响的问题,对系统信号进行滤波算法理论模拟及现场实验验证。结果表明,通过对原始信号进行高通滤波后差分及平均处理,能够有效地除去环境中大幅值、低频、周期性的噪声信号,系统信噪比提高50%,检测效果增强。     

基于Spark的合成孔径雷达压缩感知分布式成像

压缩感知(compressive sensing,CS)方法在合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像中应用广泛,但其存在计算时间长和计算能力扩展性不足等问题.为了解决上述问题,提出了一种基于Apache Spark的SAR压缩感知成像分布式成像方法.该方法首先将压缩后的数据沿方位角...     

基于P-OTDR分布式光纤传感中信息提取的研究

在介绍了P＿OTDR分布式传感基本原理的基础上,深入研究了从测得的背向散射信号中提取出偏振态演化信息的方法.通过数字平均和解卷积提高了信号的信噪比和系统分辨率,为P＿OTDR分布式光纤传感系统的实用化提供了一定的基础.     

基于φ-OTDR光纤振动传感系统模式识别方法

提出一种基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的光纤振动传感系统, 提取信号的主波能量、 主瓣时延、 主波峰峰值、 主波Q值、 频谱、 3 dB时延、 主瓣峰值、 中心频率、 二次回波损耗、 波数和半波长度11种特征参量作为参考衡量标准, 用多参量模糊评价矩阵的目标识别方法, 对5组200次实验进行相似目标识别分类. 结果表明,  该方法通过多角度参量进行目标衡量判别, 综合识别率达90.87%, 提高了相似识别的准确性.     

基于φ-OTDR光纤振动传感系统模式识别方法

提出一种基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的光纤振动传感系统, 提取信号的主波能量、 主瓣时延、 主波峰峰值、 主波Q值、 频谱、 3 dB时延、 主瓣峰值、 中心频率、 二次回波损耗、 波数和半波长度11种特征参量作为参考衡量标准, 用多参量模糊评价矩阵的目标识别方法, 对5组200次实验进行相似目标识别分类. 结果表明,  该方法通过多角度参量进行目标衡量判别, 综合识别率达90.87%, 提高了相似识别的准确性.     

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术

阐述了基于布里渊散射分布式光纤传感技术的原理和分类,简要介绍了BOTDR(布里渊光时域反射)、BOTDA(布里渊光时域分析)、BOCDA(布里渊光相干域分析技术)、BOCDR(布里渊光相干域反射技术)、BOFDA(布里渊光频域分析技术)原理及应用进展。     

基于轴载谱的沥青路面累计当量轴次换算

按照轴数和轮组数对公路上常见车辆进行详细分类,根据交通组成的权重确定实测轴载样本量,并采用静态称重系统对其进行了随机抽测,绘制了各主要车型的轴载谱,据此计算了轴载换算系数和等效轴载。结合某高速公路沥青路面改扩建工程,计算了基于实测轴载数据和理论轴载数据的累计当量轴次换算结果。研究结果表明：与采用理论轴载计算相比,基于实测轴载谱计算得到的累计当量轴次数值较大;为了满足结构验算的需要,沥青路面的厚度应加厚。     

分布式光纤裂缝传感技术的试验研究

为探讨光纤-混凝土复合体在开裂过程中形成的力学-光学本构关系,本文采用模型试验方法对混凝土裂缝监测的分布式光纤传感力学-光学本构关系进行了实测标定,将试验结果中的混凝土裂缝宽度和光损耗值绘于坐标图上,分别采用半对数坐标幂函数拟合和普通坐标的多项式拟合2种方法建立了二者之间的函数关系。2种拟合方法结果的比较表明,普通坐标多项式拟合法优于半对数坐标幂函数拟合法。     

分布式光纤振动传感信号数据采集系统设计

 针对大型周界安防预警系统,提出了一种分布式光纤振动传感信号采集系统设计,主要基于ARM+FPGA的嵌入式平台实现。根据分布式光纤振动传感信号的特点,数据采集系统以FPGA为主控制器,实现了脉冲波和连续波的双通道并行信号采集。FPGA接收ARM传送控制命令,采集硬件信号控制采样芯片AD9430和AD9203转换的数字信号,并将采集到的数据暂存于利用FPGA的IP核生成的FIFO缓存中,等待传送给ARM处理器。ARM处理器主要负责提供前端FPGA采集的各种参数并接收FPGA发送过来的数据。该数据采集系统中,ARM处理器和现场可编程门阵列FPGA的互联接口的设计是关键,主要是在内核层设计FPGA设备驱动,利用ARM的外部总线接口完成数据的传输。将数据采集系统应用于光纤监控预警安防系统,可以检测到脉冲波和连续波信号,提高系统实时性,为分布式光纤安防预警系统的研究提供了基础。     

智能全分布式光纤应变传感精度的研究

从力学的角度对分布式光纤应变传感的精度进行了系统的理论分析和实验研究,基于考虑光纤-基材之间的力学耦合作用,系统建立了两者耦合效应即应变传递的分析方法和分析模型,得到了应变传递关系的理论解答以及应变检测精度的范围.应变检测精度的实验结果略低于理论分析结果,表明所建立的理论分析方法具有一定的可靠性,从而为分布式光纤应变传感的优化设计及性能分析提供了理论参考.     

双马赫-曾德尔分布式光纤扰动监测系统设计

为解决扰动监测系统定位精度低的问题, 基于对光纤马赫-曾德尔干涉的研究, 设计了改进型双马赫- 曾德尔分布式光纤扰动监测系统。 利用双马赫-曾德尔光纤传感系统光程差定位原理, 通过互相关算法估算光 程差导致的时间差确定扰动点。 淹没于高频噪声的扰动信号经自主设计的信号预处理电路, 采用低通巴特沃 斯滤波器滤除 3. 3 kHz 以上高频噪声, 通过嵌入式采集与处理模块对得到的数据进行平滑滤波, 提高了扰动信 号的相关性, 有效减小了定位误差。 通过多次重复测试和数据分析结果表明, 系统定位误差约为10 m, 可用于 扰动实时监测。     

基于光纤光栅传感技术的门座式起重机SHM实施策略

结构健康监测(SHM)技术能在线实时监测结构健康情况、切实提高设备安全性能而日益引起人们的注意。本文将光纤光栅传感技术引入起重机SHM中,以一台MQ2533门座式起重机为试点,以有限元方法得出结构应力集中点作为传感器布点依据,采用32个光纤光栅传感器,通过光路复用成11路传感通道进行实时应变数据的采集;针对光纤光栅传感器温度和应变的交叉敏感问题,推导出光纤光栅温度式传感器和应变式传感器的一次线性拟合算法,并利用该算法编写结构健康监测与安全预警软件平台;通过有限元计算得到关键点和重要点能够承受的最大应力,并给予一定的余量,计算出了各个关键点的预警值和报警值。经过半年多的运行,表明所开发的基于光纤光栅传感技术的门座式起重机结构健康监测系统能较好地实时在线监测起重机的结构状况,在发生危险前能发出预警信息。     

基于分布式RFID网络定位的智能停车场设计

在停车场内采用了一种新型的分布式RFID感应定位网络,可对入场车辆进行简单的轨迹跟踪,再利用文中介绍的定位算法,对车辆的停车位置进行区域性定位,同时可实现剩余车位数的统计,用于停车引导信息的发布.提出的设计方案不仅能实现停车场的智能管理与引导功能,还可以提供车辆的停放位置信息,为车主取车提供便利.并且利用软件对系统设计进行了仿真,进一步验证了相关算法的有效性.     

分布式传感光纤在恒定拉伸下的护套效应

为研究光纤护套对其应变的影响,使用布里渊光时域反射计测量了紧套光纤和普通光纤在多轮长时间(48 h)恒定拉伸下的应变。实验结果证明光纤护套对光纤应变存在一定影响:在第一轮恒定拉伸过程中,紧套光纤的应变减少100με;松弛4 d后,在第二轮恒定拉伸过程中,紧套光纤应变减少50με;松弛8 d后,在第三轮恒定拉伸过程中,紧套光纤应变保持不变;而在此几轮拉伸中,普通光纤的应变都保持恒定。     

基于FPGA的车辆振动信号提取方法

为了从车辆复杂噪声背景中实时提取陀螺仪的有效振动信号,在分析弱信号特征提取方法的基础上,针对自适应滤波算法处理相关信号时收敛速度降低的缺点,提出一种适用于FPGA(Field Programmable Gata Array)的自适应步长LMS(Least Mean Square)算法.该算法通过建立步长和误差信号相关值...