【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�；诓煌墓饫w環(huán)路結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的光纖傳感系統(tǒng)在檢測(cè)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(jiǎn)單、靈敏度高、可同時(shí)對(duì)多點(diǎn)振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)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(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行定位、降噪及分類的信號(hào)處理方法。主要研究?jī)?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(hào)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(hào)的信噪比及其幅度與振動(dòng)源強(qiáng)度的線性度,對(duì)比了兩種改進(jìn)系統(tǒng)與原始系統(tǒng)的檢測(cè)效果。2.對(duì)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征、頻域特征、尺度域特征進(jìn)行深入研究,針對(duì)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(cè)方法。該方法能對(duì)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(cè)。3.針對(duì)長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)環(huán)境中振動(dòng)信號(hào)信噪比低,單一特征難以對(duì)振動(dòng)事件進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)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(shí)別方法。該方法可以有效識(shí)別多種振動(dòng)信號(hào),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(hào)處理平臺(tái)。詳細(xì)分析了系統(tǒng)整體框架和工作流程,介紹了信號(hào)采集系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控軟件平臺(tái)的工作流程,最后說明了信號(hào)處理平臺(tái)主要指標(biāo)的測(cè)試方法和結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2525427