干涉型分布式光纤振动传感周界安防监测系统研究

针对长距离、大范围周界安防的需求,设计了复合干涉型分布式光纤振动传感周界安防系统。研究了光纤干涉方式实现振动传感的机理,为克服传统干涉结构两路传感光纤需等长且相互隔离的问题,提出采用Sagnac与Mach Zehnder复合光路结构,通过测量干涉光强的变化还原调制光信号中的振动信号,实现对入侵行为的感知。实验结果证明,本系统的频率响应范围在100 Hz~20 kHz,可良好还原外界振动信号,在20 km的测试距离内,可灵敏感知外界扰动。

光机材料与光纤振动传感器连接力学可靠性研究

针对不同的典型空间相机光机结构材料,研制典型空间相机用光机材料试块,能够有效代表现有相机主要光机结构组成和光纤振动传感器安装对象。设计相关试验工装,通过工装连接进行拉伸强度和剪切强度试验,获得其强度破坏参数。从而进行连接工艺强度研究,验证连接力学工艺可靠性。以确保实现传感器与空间相机结构的有效连接,完成极限力学环境试验考核,为传感器在后续型号中的应用提供参考。

光纤振动传感器在叶片智能结构安全监测中的应用研究

本文研究了光纤振动传感器在叶片智能结构安全监测中的应用。通过分析叶片振动的特征及其与结构安全之间的关系,设计并建立了基于光纤振动传感器的叶片智能结构监测系统。该系统能够实时监测叶片振动情况,并通过数据分析算法进行故障诊断和预警,提高叶片智能结构的安全性和可靠性。实验结果表明,光纤振动传感器可以有效地监测叶片振动,并能够实时准确地检测到振动异常情况。因此,在叶片智能结构安全监测领域,光纤振动传感器具有广阔的应用前景。

基于分布式光纤振动的车辆检测系统应用研究

针对目前现有高速公路车辆检测技术存在检测盲点、施工复杂、造价高、受外界影响大等问题,文章提出一种新型的基于分布式光纤振动的车辆检测系统,在河百高速公路进行相关测试后表明,该系统可有效改善上述问题,并可进行长距离、全天候工作,为智慧公路提供新技术、新思路。

分布式光纤振动传感技术及发展动态

从工程结构安全监测到输油管线的维护以及地震监测,振动传感器发挥着重要作用,可以实现以往需要大量人力物力和时间的监测。而分布式光纤振动传感器具有许多优于传统振动传感器的地方,应用前景广阔,近年来成为光纤传感领域的研究热点。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器的实现方法与相关技术,并展望了分布式振动传感技术未来的发展方向和应用领域。

基于ELM算法的光纤振动信号识别研究

光纤振动信号的信息提取与识别方法逐渐成为研究热点。对挖掘机挖掘、人工挖掘、汽车行走、人员行走和噪声这五种光纤振动信号的短时过零率和能量特征进行可视化分析,提出一种实验样本的选取方法;采用二分类任务决策树模型和ELM算法,根据事件的重要程度分四个阶段完成事件的识别。探讨ELM算法中各参数对实验结果的影响。通过实验证明,该方法提高了事件的正确识别率,大大缩短了模型训练时间。

分布式光纤振动传感系统中数据采集及信号处理系统设计

本文主要介绍了一套分布式光纤振动传感系统中的数据采集及信号处理系统,该系统设计采用高性能的运算放大电路完成光电信号调理,以高精度差动模数转换器AD9246完成模数转换工作,并选用高性能FPGA作为核心逻辑控制器,并以低功耗的OMAP-L137作为CPU负责振动数据计算、网络通讯等工作,从而使该-OTDR分布式光纤振动传感系统测量范围扩展到25 km范围。本文通过计算相邻测点振动增量方法检测是否发生了振动入侵,提高了分布式光纤振动入侵检测的灵敏度。该设计方法提高分布式光纤振动传感系统的信噪比,使得该系统振动检测灵敏度提高、抗干扰能力增强,因此该分布式光纤振动传感系统可以用于实际工程的振动监控。

HHT和CWT用于光纤振动信号分析的对比研究

为了提高光纤安防系统的准确预警能力,采用希尔伯特-黄变换法对光纤振动传感器信号产生原理和典型的光纤振动信号进行了分析,获得了传感器不同状态下信号的时频谱,并与通过连续小波变换得到的时频谱进行了对比分析。结果表明,希尔伯特-黄变换在光纤安防系统的时频分析中具有重要价值。

基于M-Z干涉原理的定位式光纤振动传感器

文章基于M-Z(Mach-Zehnder)干涉原理,提出了一种新型光纤振动传感器方案,该传感器能判断振动事件发生的位置。仿真分析研究了该定位式传感器的信号处理技术,通过增大信号的带宽、延长信号的持续时间、增大信噪比和改善定位算法,实现了较好的定位性能,验证了该定位式光纤振动传感器方案的可行性。

基于光纤振动传感器与FPGA的石油管道安防系统

针对石油管道铺设于土壤中发生泄漏难以检测的问题,结合光纤振动传感器高灵敏度与FPGA高扫描速度的特点,设计了基于FPGA和光纤振动传感器的石油管道安防系统。首先采用光纤传感器检测故障点振动,再通过计算由振动调制的信号传到两端基站的时间差确定管道泄漏点。系统采用雷达辐射信号分选算法在FPGA中实现信号的筛选,采用授时精度高达15ns的U-blox授时芯片保证不同基站的时间一致,采用"双基站源-双向定位"方式有效平均定位误差。结果表明,系统可对5.5km范围内管道的泄漏事件进行有效报警定位,定位误差在30mm范围内。

光纤振动传感器的信号检测电路设计

基于干涉仪的相位调制型光纤传感器具有极高的灵敏度,其中探测微弱光信号的光电信号检测电路起着重要的作用。针对光纤振动传感器系统,分析了PIN光电二极管前放电路和典型跨阻抗PIN-FET的组件电路,为减小前放I/V变换电路中跨阻阻值很大而带来的热噪声,设计了T型电阻网络。利用结构简单、性价比高的PIN光电二极管的前放检测和滤波器电路,对Sagnac干涉仪的输出的光信号进行了检测。实验表明该电路有效地降低了输出光电流噪声的均方值,其性能可靠,完全满足振动传感器的实际应用的测量要求。

强磁场、高电压环境下使用的光纤振动传感器设计

利用光纤具有的抗电磁干扰等优点 ,结合发电机端部线圈振动测试的特点即振动主要成分为 10 0Hz频率 ,设计了一种光纤振动传感器 .传感器输出为脉冲波 ,通过记数方式实现振动的测量 ,因此测试精度较高且相应的测试部分容易实现 .介绍了传感器的设计原理 ,并将该传感器在标准振动模拟台上进行试验 ,给出了传感器的实际输出波形 .

基于分布式光纤振动传感器系统识别海底光电复合缆监测

随着科学技术的进步,海洋经济成了各国经济发展的关键发展项目。在此过程当中,海底光缆的应用十分广泛,在海上风电、岛屿开发以及石油平台等多种海上项目都需要海底光缆的应用。海底具有较地底更为复杂的环境,如何保证海底光缆安全运行,实时监测海底光缆动态,定位光缆故障点,成为亟须解决的问题。通过分布式光纤振动传感器,借助Φ-OTDR技术,设计海底光电复合缆的监测系统。最终借助时空谱图进行故障点与非故障点的信号变化表征,实现海底光缆故障点的实时监测与定位。

悬臂梁式光纤振动传感的一种光调制方法的特性研究

从悬臂梁式光纤振动传感的基本原理出发，应用较为成熟的光纤连接耦合理论，导出了悬臂梁（反射体和敏感体）相对于稳定的光纤运动的一种光调制方法数学模型，通过计算机运算求得其特性曲线，为传感器的设计提供可靠的理论依据。

分布式光纤振动传感器及振动信号模式识别技术研究

研究分布式光纤振动传感技术及光纤振动信号的模式识别技术。通过M-Z干涉原理实现对振动信号的检测,通过信号双向时延定位技术实现光纤振动信号的定位。运用不同的数学方法对光纤振动信号进行分析,找出不同事件产生的振动信号的特征信息,并运用MATLAB进行仿真分析。通过仿真分析,证实了系统能找到挖掘机、车辆及人员走动的特征参数,从而能将这三种不同的事件区分开来。

φ-OTDR全分布式光纤振动传感系统的车辆识别方法改进

相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）全分布式光纤振动传感系统,在对车辆信号识别过程中所采用的幅度差分法存在着识别率低的问题。为了克服这一问题,将车辆识别方法改进为基于BP神经网络的识别算法。该算法首先利用φ-OTDR系统采集瑞利后向散射光信号,从中提取出车辆振动信号,然后通过主成分分析法（PCA）对振动信号进行降维和特征提取,最后利用BP神经网络模型对高速公路上的车辆进行识别。实验结果表明：利用BP神经网络算法对车辆进行识别,识别率可以达到98.33%。

基于FPGA的光纤振动定位系统的设计与实现

针对防区周界被入侵时无法实时定位报警的问题,设计并实现了一种可实时定位的分布式光纤振动定位系统。以马赫-曾德尔光纤干涉技术为基础搭建光路,采用以FPGA结合高速ADC的硬件平台,对光路传来的两路信号进行转换、采集,并以互相关为主要算法处理采集信号得到振动位置。在一段160 m的光路上进行试验,系统能在振动发生后500 ms内给出振动位置。设置采样率为10 MHz,经过多次定位测试得出系统实际的定位误差为±10 m。且定位不需要上位机,提高了装置便携性,降低了成本。

高精度时钟抗光纤振动传输技术

光纤是远距离传输时钟信号的重要途径之一,光纤振动会对光纤的偏振模色散产生变化,从而影响时钟信号的传输性能。为了降低光纤振动对时钟传输的影响,详细分析了光纤振动对时钟信号传输劣化的原因,提出了一种新的抗光纤振动传输技术方案,并通过实验方法验证了该技术方案可以改善相位噪声10~15 dB。

光纤振动传感之二:基于散射或透射光的本征传感及其地震学应用

本征光纤振动传感通过在光纤一端重复发射探测激光,在光纤同端或另外一端接收散射光或透射光并解调它们的变化,测量光纤上的动态应变(即振动).本征传感以光纤为传感器,具有结构简单,布设灵活,运维方便的优点,能应用于流体、高温、高压或强电磁干扰等恶劣环境,可以大幅度延伸可监测的区域,并实现相对廉价的长期连续监测.此外,光纤传感还可以利用全球城市内、城际间和跨洋等已有光缆中的冗余光纤资源,快速构建振动监测网络,改善振动监测能力.目前基于散射光的振动传感,单台仪器可以实现沿光纤米级间隔、近百千米的密集分布式监测;而基于透射光的传感,尚缺乏分布式观测能力,但可检测上万千米长光纤上的强烈振动.本文介绍这两类本征光纤振动传感相关的基本原理、应用实例和发展前景.

光纤振动传感器在安防周界中的应用

介绍安防周界产品的发展过程,光纤振动传感器的工作原理、试验数据和工程实际应用情况,最后简要叙述了光纤振动传感器的市场前景。