【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)電信網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)等承載體使各種有獨(dú)立功能的物體實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò),也就是“物和物互相連接的互聯(lián)網(wǎng)”。智能安防就是把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和安防產(chǎn)品相結(jié)合,使安防更加人性化,智能化,現(xiàn)代化,更加精準(zhǔn)地檢測(cè)入侵,對(duì)我們的人身和財(cái)產(chǎn)安全有更好的保證。結(jié)合光纖傳感技術(shù)的智能安防更加能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的缺點(diǎn),光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)是基于光纖傳感技術(shù)并布設(shè)在周界的新型智能安防系統(tǒng)。本文研究光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的原理,并搭建系統(tǒng)采集入侵信號(hào),對(duì)采集到的入侵信號(hào)進(jìn)行特征提取,再搭建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)入侵信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別,最后編寫(xiě)光纖信號(hào)識(shí)別系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)交互。本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:1.研究了光纖傳感系統(tǒng)的傳感原理和幾類(lèi)典型的干涉型光纖傳感系統(tǒng):邁克爾遜干涉型光纖傳感器,馬赫-曾德干涉型光纖傳感器,薩格納克干涉型光纖傳感器。其中主要研究了邁克爾遜干涉型光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和信號(hào)采集原理;通過(guò)布設(shè)在家庭的窗戶上的光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng),對(duì)入侵信號(hào)進(jìn)行采集,實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)分成四種情況,分別為開(kāi)窗,攀爬,敲窗和非入侵情況。2.研究了信號(hào)預(yù)處理方法和兩種信號(hào)特征提取方法:短時(shí)傅里葉變換和小波變換。分別對(duì)信號(hào)進(jìn)行特征提取并比較兩種特征提取方法的效果。3.研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理,設(shè)計(jì)了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),分別對(duì)短時(shí)傅里葉變換得到的特征矩陣和小波變換得到的特征向量進(jìn)行模式識(shí)別,分別得出測(cè)試結(jié)果并進(jìn)行了對(duì)比,得出卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別效果優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的總準(zhǔn)確率可達(dá)93.0%。4.編寫(xiě)光纖信號(hào)識(shí)別程序,用python語(yǔ)言的tkinter模塊編寫(xiě)GUI,運(yùn)用訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)光纖振動(dòng)傳感信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP212;TP183
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文入兩根長(zhǎng)度相等的保偏光纖里傳播。這兩根光纖分為參考光纖和傳感光纖光纖的作用是提供傳感光纖中光波的參考點(diǎn)；傳感光纖的作用是接收外界使光纖中光波參數(shù)發(fā)生變化。兩個(gè)干涉臂中傳播的光波經(jīng)過(guò)光纖斷面的反發(fā)射，并重新在光纖中反向傳播，在 3dB 耦合器的一端發(fā)生干涉，最終輸號(hào)被光電探測(cè)器接收，再傳入信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理。

圖 2-1 邁克爾遜干涉型光纖傳感器（2）馬赫-曾德干涉型光纖傳感器馬赫-曾德干涉型光纖傳感器基于馬赫曾德干涉儀，具有抑制光源和模式噪聲的特點(diǎn)，在高精度測(cè)量中有廣泛應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)如下圖，和邁克爾遜干涉型光纖傳感器相比它沒(méi)有纖端反射鏡，避免出現(xiàn)回波干擾的情況，但是需要多加一個(gè) 3dB 的光耦合器。He-Ne 激光器發(fā)射出相干光進(jìn)入到 3dB 耦合器，經(jīng)過(guò)光纖耦合器的分光作用后分成兩束強(qiáng)度相等的光束，分別射入?yún)⒖急酃饫w和傳感臂光纖里傳播。光束經(jīng)過(guò)光纖到達(dá)第二個(gè) 3dB 耦合器并發(fā)生干涉現(xiàn)象，最終輸出的干涉信號(hào)被光電探測(cè)器接收，再傳入信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理[25-27]。

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 干涉型光纖傳感器基于薩格納克效應(yīng)：從激光器發(fā)出的激光，在繞成圈的光纖中以相反的方向進(jìn)行傳播，最后匯合發(fā)生為環(huán)路的旋轉(zhuǎn)角速度而產(chǎn)生不同的相移，因而影響到干涉條可以從探測(cè)的干涉條紋計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角速度。薩格納克干涉型。激光器發(fā)射出相干光進(jìn)入到光耦合器，經(jīng)過(guò) 3dB 耦合器的相等的光束，在傳感光纖中反向傳播。如果干涉儀同時(shí)做軸度，正，反方向傳播的光束會(huì)因走過(guò)的光程不同而產(chǎn)生光程生變化。最終輸出的干涉信號(hào)被光電探測(cè)器接收，再傳入信。

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本文編號(hào)：2773640