基于机器学习的架空输电线路分布式光纤风速监测方法

相位敏感型光时域反射技术(φ-OTDR)与光纤架空复合地线(OPGW)中的既有通信光缆相结合,能够获取架空输电线路沿途风致舞动引发的光纤振动。但是振动信号与实际风速之间的映射规律难以获取,传统上多依赖人工判断。为了解决这个问题,将随机森林算法引入分布式光纤风速监测的数据分析中,在一条全长约44.16 km的220 kV线路上进行了为期3个月的现场实测。实验结果表明,所提出方案能够分布式实时预测风速并评估其对架空输电线路的影响,辅助评估风荷载可能带来的潜在风险,指导后续的运维和改造,确保架空输电线路的安全可靠运行。

Φ-OTDR系统的数字信号处理及应用

相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有高动态响应、高灵敏等特点,在大型工程结构健康监测领域具有巨大的应用潜力。而Φ-OTDR系统仪器化水平和工程应用很大程度上取决于数字信号处理(DSP)技术。本文对比分析了近年来Φ-OTDR系统在信号的量化、解调、抑噪以及模式识别上主要的数字信号处理方法和技术,并通过架空输电线路状态监测、埋地电缆外破预警两个应用实例,阐述了工程应用中数字信号处理与行业背景知识相结合的重要性和方法,并对Φ-OTDR系统中数字信号处理方法的发展现状和趋势进行了总结与展望。

一种融合Φ-OTDR和MZI的PCCP断丝监测系统

设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低于20 kHz,空间定位误差在±2 m以内,具备长距离定位断丝故障和分辨振动事件特征频率的能力,为PCCP的全生命周期在线结构健康监测提供了一种可靠的技术手段。

基于KNN算法与φ-OTDR系统的高铁声屏障故障识别方法

提出了一种基于K近邻(K-nearest neighbors,KNN)算法和相位敏感光时域反射(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,φ-OTDR)系统的高铁声屏障故障识别方法。设计了V字型光缆敷设方式,能够感知声屏障不同高度吸声板在脉动力冲击下的振动,并利用φ-OTDR系统采集振动信号。对振动信号进行多域特征提取以及K近邻分类后,可以实现对声屏障故障状态识别。实验结果表明,在复杂场景下对于故障点的识别正确率达到了90.9%。该方法为声屏障故障识别提供了一条可行的技术路线,能够减少对专业人员的依赖,对于提升高铁声屏障智能运维水平具有重要意义。

相位敏感型光时域反射传感系统光学背景噪声的产生机理及其抑制方法

相位敏感型光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有响应速度快、灵敏度高等优点,能够实现对微弱扰动的分布式检测,在重大设施的入侵警戒、大型工程结构的健康监测等领域具有广阔应用前景.然而,与传统的OTDR传感系统不同,Φ-OTDR系统中存在着激光器中心频率漂移、偏振相关的噪声、光纤应变与干涉强度非线性对应关系引起的测量失真等光学背景噪声,对有效信号的提取形成了不可忽视的干扰,从而限制了Φ-OTDR传感系统在实际应用环境下的传感性能.本文对这些光学背景噪声的产生机理进行了深入分析,并提出了相应的噪声抑制方法.实验结果表明,本文提出的方法可以有效抑制Φ-OTDR传感系统中的光学背景噪声,并显著提高传感系统性能.

基于分布式光纤传感技术的智能电网输电线路在线监测

提出并研制了基于多参量分布式光纤传感技术的输电线路覆冰舞动监测方案。该技术能够对输电线路覆冰、舞动以及雷击等异常现象进行预警,从而实现对输电线路运行状态的在线安全健康监测。

基于双处理器架构的列车超限检测系统研究

铁路货运列车超限严重威胁着铁路运营安全。而目前国内已有的检测系统难以实现对静态列车的便携式、高速、高精度测量。研究了一种基于双处理器架构的列车超限检测系统,硬件上采用嵌入式主板代替个人计算机提高了系统的便携性,其中ARM管理系统实时多任务并维护嵌入式GUI,32位专用DSP保证了系统测量精度并优化了图像处理速度。软件部分基于嵌入式Linux系统,开发了各外设的驱动程序和应用程序,其中HPI中断方式的驱动程序提高了双核数据传输的效率。设计的超限检测系统机箱体积为40 cm×40 cm×25 cm,在30 min内可以完成一节10 m车厢的超限检测,耗时仅为手工测量的1/5并且能够达到mm级的测量精度。

应力传感光缆的应力传递特性

光纤应力传感系统通常采用传感光缆代替裸光纤作敏感元件,因此研究传感光缆应力传递性能很有必要。本文从弹性力学的角度,利用拉梅公式和广义胡克定律相结合的方法,为紧缚型传感光缆和加强型传感光缆建立了应力传递理论模型,推导出光缆的应变与它受到的应力之间的关系。分别对紧缚型和加强型传感光缆的样品进行了应力实验,利用布里渊光学时域反射仪(BOTDR)测量了光缆的应变。结果显示,理论计算和实验测量的趋势一致,线性度均超过了97%,斜率之间的差别小于8%,从而证明了理论模型的有效性。该模型可为光纤应力传感系统判定被测对象受力状况提供直接依据。

光敏剂酞菁晶体能带结构研究

利用旋转对称性能带程序 ,首次计算了酞菁化合物真实结构的能带 ,讨论了层间距畸变和层间交错对能带结构及导电性质的影响。层间距畸变使能带宽度明显变小 ,层间交错角在 2 2 .5°时 ,带宽最小 ,带隙最大。比较了酞菁简化模型与真实模型计算结果的差异。所得计算结果对酞菁类电导率有很好的符合 。

氧化镍电致变色薄膜的XPS研究

采用Ｘ射线光电子能谱分析技术研究了直流磁控反应溅射法制备的氧化镍电致变色薄膜初始态、漂白态和着色态的表面和经氩离子枪剥离后的内部组成与化学状态．并对测试结果进行了分析和讨论．

氧化钼掺杂氧化钨电致变色薄膜的显示特性

采用电子束蒸发工艺研究氧化钠掺杂氧化钨电致变色薄膜的显示特性。对氧化铝掺杂氧化钨电致变色薄膜的光谱特性、响应特性和循环伏安特性等显示特性进行了测试。

工艺参数对氧化镍薄膜结晶结构的影响

用直流反应磁控溅射法制备了氧化镍电致变色薄膜，采用ＸＲＤ和ＴＥＭ对所制的薄膜结构进行了研究。详细讨论了制腹工艺参数对氧化镍薄膜晶态结构的影响。

聚合物波导电光调制器(英文)

尽管直接调制激光二极管控制光波是一种简单且重要的调制方式 ,但光波导结构的调制器将使器件性能得到惊人的改善 ,本文简略介绍了聚合物波导电光调制器 。

电致变色灵巧窗的设计与研制

从电致变色器件的工作原理出发，对电致变色灵巧窗的基本结构和各层材料的作用进行分析和讨论，对组成灵巧窗的各层薄膜材料进行研究和制备，并研制了性能优良的ＩＴＯ／ＷＯ３／ＬｉＣｌＯ４－ＰＣ／ＮｉＯ／ＩＴＯ以及ＩＴＯ／ＮｉＯ／ＬｉＣｌＯ４－ＰＣ／ＩＴＯ结构的半固态灵巧窗和ＩＴＯ／ＷＯ３／ＬｉＮｂＯ３／ＮｉＯ／ＩＴＯ结构的全固态灵巧窗。

电致变色氧化镍薄膜的制备与性能

电致变色氧化镍薄膜的制备与性能张旭苹，陈国平（东南大学薄膜研究所，南京２１００１８）电致变色是指材料的光学性能（光的透射、反射和吸收）通过外加电场或电流的作用在包括可见光波长的某一波长范围内发生可逆变化的现象，氧化镍薄膜是目前发现的性能最好的电致变色...

电致变色智能玻璃研究的现状

对太阳能具有动态调节功能的电致变色智能玻璃正引起世界各国的极大关注。本文介绍电致变色智能玻璃目前的研究进展、应用前景和尚待解决的问题。详细讨论组成电致变色智能玻璃窗的各层薄膜材料──电致变色膜、透明导电膜、对电极膜及离子导体膜的制备工艺、研究水平和性能指标。

PTC热敏电阻器耐压测试仪的设计

本文对PTC热敏电阻器耐压测试仪进行设计,所设计的PTC热敏电阻器耐压测试仪具有通用性强、功能齐全、操作简便等优越性能.能适应实际批量生产的要求.

射频反应溅射SiO_2薄膜的研究

研究反应气体（Ｏ_２）含量及基片温度对射频反应溅射ＳｉＯ_２膜光学性能及沉积速率的影响，并给出了膜层俄歇能谱分析结果。

快离子导体及其在电致变色器件中的应用

介绍了快离子导体材料的性能、结构特征及其应用领域。着重讨论了电致变色器件中快离子导体材料的特性、制备工艺及其对电致变色器件性能的影响。并对目前电致变色器件快离子导体材料的研究状况、结果、存在的问题及今后的研究课题进行了论述。

压电陶瓷超声波探头吸收层的研制

本文对压电陶瓷超声波探头吸收层的材料及其性能进行实验研究,并对吸收层的灌制工艺进行探讨,给出了性能优越、成本低廉的超声波探头吸收层制备工艺及材料组成.