分布式光纤温度传感信号小波去噪方法

在分布式光纤拉曼温度传感系统中,反斯托克斯光包含了温度信息,但其强度相对较弱,易受到噪声干扰。传统的信号去噪方法往往会滤除系统所具有的原始特征。针对这一问题,本文提出了改进的小波阈值方法,将3sigm准则与传统算法相结合。在该算法中,对信号进行小波分解,再对分解的各层小波系数进行阈值处理,使用3sigm值来区分有用信号和噪声,然后进行小波重构,实现信号去噪。在7 km长的多模光纤上进行温度测量实验,使用改进的算法对数据进行分析。结果表明,改进的方法处理后的温度波动平均为0.991℃,相较于传统算法得到的2.422℃,提高了1.431℃。与传统算法相比,3sigm准则算法提高了测温精度,并为阈值的选择提供了新的思路,使阈值的选择更具统计意义。

单光路拉曼分布式光纤测温系统

针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测量。根据拉曼散射光温度敏感原理,推导基于单路Stokes光及单路anti-Stokes光的温度解调公式。考虑到单光路温度解调严重受限于脉冲激光器和光电探测器稳定性的问题,设计温度标定单元并建立了信号光功率校正算法。搭建实验平台,对比分析传统双路、单路Stokes光及单路anti-Stokes光方案的测温性能。最后,讨论并总结基于单光路拉曼分布式光纤测温系统的优选方案。实验结果表明:在约12 km的光纤线路上,基于拉曼anti-Stokes光的方案的测温偏差为-0.3~2.2℃,均方根误差为1.0℃,空间分辨率为6 m,与传统方案相比性能更优。基于信号功率校正的单光路拉曼anti-Stokes光的分布式光纤测温系统灵敏度高,能完全规避传统双光路系统的走离校正问题,具备很高的实用价值。

准分布式光纤光栅传感技术在水电厂测温系统中的应用

为了提高测温系统的测量精度与抗干扰性,提出将准分布式光纤光栅传感技术应用在水电厂测温系统中。根据光纤传感器特点,设计系统光路和数据采集模块,引入FPGA芯片和PCIE接口建立编程文件存储模块;应用准分布式光纤光栅传感技术,计算光路最佳分光比,去除光路内信号的噪声,计算目标温度值。实验结果表明:在空间距离越来越大的情况下,测量精度仍然较高,为±0.1℃,温度信号未发生失真情况,测温系统的抗干扰性能得到了提高。

基于相干瑞利散射的管道安全光纤预警系统

将相位敏感光时域反射计应用于油气管道安全监测领域.首先通过理论分析其探测原理,推导出干涉光强与光纤折射率的对应关系,从而论证了该方法的可行性;然后提出了一套新的信号处理方案,从空域及时域两方面对信号进行了处理.空域上,在传统移动平均算法的基础上引入间隔参数并提出一种新的差值算法,提高了信号的信噪比并降低了系统运算量;时域上,提取了入侵位置对应的时域信号并通过采用时频分析以及小波滤波的方法直观表现了外界入侵事件的时域特征.现场实验结果表明,该系统能有效探测到外界入侵事件并进行精确定位,差值信号信噪比达到7.8,d B,定位结果标准差在10,m以内.

分布式光纤温度传感器新测温原理的研究

介绍了分布式光纤温度传感器的工作原理和应用状况,分析了光纤中放大的自发拉曼散射现象及其时域特性.提出了一种基于光纤中放大的自发拉曼散射光脉冲信号温度效应的新温度测量原理,并将其应用于分布式光纤传感器系统,进而讨论了基于新测温原理的实验现象和实验数据.

一种基于光纤布喇格光栅振动传感器的光纤围栏入侵监测系统及其模式识别

基于高灵敏度光纤布喇格光栅振动传感器,提出了一种光纤围栏入侵监测系统及其模式识别方法.该方法通过具有自适应动态阈值的时域统计特征提取算法对异常事件信号进行特征提取,将特征矢量输入到一个基于三层BP神经网络而设计的分类器中对目标事件进行识别和分类.通过仿真目标信号和实际采样数据进行测试,对系统的报警识别率进行了验证,结果表明:对于仿真信号,系统的平均正确识别率达到了100%;对于实际采样数据,系统的平均正确识别率可以达到96.83%.

分布式光纤温度传感器的温度测量与信号处理方法及实现

分布式光纤温度传感器利用一根光纤为温度信息的传感和传导介质 ,可以测量沿光纤长度上的温度变化。这种传感器的信号处理是将探测器输出信号尽可能地去除噪声和干扰 ,得到准确快速的温度显示和温度数据 ,这在解决大型重要结构的实时监控、准确测量等问题以及在组成智能材料结构方面具有重要价值和应用潜力。文章对基于反斯托克斯 /斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器的温度测量方法和信号处理方法进行了全面而深入的研究 。

常用分布式光纤传感器性能比较

分布式光纤传感器在温度、结构健康检测及通信光缆故障诊断方面发挥着越来越大的作用。分布式光纤传感器种类有很多种,不同种类其测量原理和测试精度、范围等参数也不同。文章对九种常用的分布式光纤传感器作了介绍,并给出了一些商品化仪器的参数,最后将它们的优缺点进行了比较。

卡尔曼滤波在分布式拉曼光纤温度传感系统去噪中的应用

提出一种基于卡尔曼滤波的统计学方法,对光纤温度传感系统的状态进行实时估计并去除系统的噪声,提高光纤传感系统的准确度。光纤温度传感系统属于线性动态系统,被测温度是服从高斯-马尔科夫随机过程的离散时间状态变量,状态噪声是加性高斯白噪声。基于贝叶斯最大后验概率推论(MAP)和最小均方误差(MMSE)准则,新的测量值通过量测更新方程修正后验状态估计值。这种迭代的算法最终可以得到状态的最优估计值。该模型和算法应用在分布式拉曼光纤温度传感系统(DOFS)FGC-LR中,对其性能进行研究。用局部方差和信噪比评估该算法去噪的能力。常温点处温度的局部方差减小了83.56%,高温点处减小了84.09%。两探测点处的温度信噪比分别提高了18.45%和16.80%。算法在提高光纤传感系统的准确度,实现实时测量上取得了很好的效果。

基于分布式测温的危化品立库火灾定位系统

立体仓库是目前危化品仓储的一大发展趋势,在对危化品仓库管理时,由于内部火灾载荷偏高、存储货物所具有的易燃易爆特性,需要对各货位进行火灾温度监管及高温点定位。基于拉曼散射的分布式测温技术进行了研究。采集温度数据的多模光纤被布于50个立体货位上,并于每个监控货位左右两侧设置长度2m的测温环,测温结构端选用中心波长为1550nm的高速脉冲光源,采集多模光纤后向反射的斯托克斯光及反斯托克斯光二者的光功率,实现对光纤上各测温段的温度数据采集。在测温环监测区域出现高温点时,对测温环的采集数据采用高斯拟合算法和误差补偿算法,保证高温监测点测温结果的准确度;设备连接PC机实现数据的汇总分析及显示,当检测值出现高温段时对高温货位位置予以显示及预警。实验结果表明,采用误差补偿算法前后,测量误差由10℃左右下降至5℃内,能在30 s内实现对高温情况的报警及问题货位定位,满足火灾定位的要求。

光纤传感振动检测系统及其实验研究

实际工程结构中的振动检测是十分重要的,也是十分复杂的,常用的结构振动检测传感器易受工程现场恶劣环境的影响,而光纤传感器具有小巧、抗电磁干扰、灵敏度高、适合长期监测等优点。本文建立了基于马赫—曾德(Mech-Zehnder)干涉原理的光纤传感振动检测系统,研制了运用先进的数字信号处理技术采集和处理数据的专用软件,并在典型结构件——钢制悬臂梁结构上进行了外加信号作用下的强迫振动检测和冲击载荷作用下的自由衰减振动检测,测量了该结构件的频率及振幅,其结果与同时进行的成熟的电测结果相近,说明光纤传感器用于结构件的振动测量是可靠的。本文为光纤传感器应用于实际工程的振动检测提供了新的技术装置,具有工程应用前景。

温度示踪法渗流监测技术在长江堤防渗流监测中的应用初探

介绍了水工建筑物中的温度示踪法渗流监测技术的背景和发展过程 ,针对长江中下游堤防的特点及其渗流控制的需要 ,研究了这一技术的最新发展——分布式光纤测温技术在长江堤防渗流监测中应用的可行性。

分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理

分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感器系统。介绍了一种以数字信号处理器(DSP)为核心,以并行高速流水线式A/D转换器、先入先出队列芯片(FIFO)、可编程逻辑器件(CPLD)为主体的分布式光纤测温系统。其数据采集速率每秒可达10×107次,空间分辨力达1m,温度分辨力为1℃,并能直接在主机中解调出温度数据。

消除采样累加过程中的周期性噪声对DTS精度的影响

分布式光纤测温系统中不仅有白噪声干扰,还有周期性噪声干扰,而传统的采样累加平均方法仅能消除白噪声干扰。提出一种在采样累加过程中对采样周期内各点累加的方法,判断和滤除采样周期内的周期性信号。测温实验结果表明,通过在累加过程中设置判据消除周期性噪声,分布式光纤测温系统的精度得到了大幅提高。

分布式光纤温度传感器信号处理的方法与实现

分布式光纤温度传感技术是近年来发展起来的一种新型传感技术，它利用一根光导纤维作为温度信息的传感和传导介质，可以测量整个光纤长度上的温度变化。分布式光纤温度传感器的信号处理技术，是将探测器输出的信号尽可能地去除干扰和噪声，从而得到准确而快速的温度显示和温度数据，这在解决大型重要结构的实时监控、准确测量等问题以及在组成智能材料结构等方面具有重要价值和应用潜力。文章对基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器系统的信号处理技术，即温度信息的确定及信噪比的提高进行了全面而深入的研究，并据此建立了传感的信号处理系统。

远程分布式光纤温度传感系统的设计和制造

为了测量长距离大范围空间分布温度场,设计制造出30km远程光纤温度传感器。基于光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理,对系统进行了优化设计。用1550nm掺铒光纤激光器作为抽运源,采用高速瞬态波形采样技术,累加平均等信号处理技术,解决了远处背向反斯托克斯弱信号的检测问题。采用了智能化恒温技术,使主要元器件在恒温条件下工作,解决了工程应用中环境的适应性。远程分布光纤拉曼温度传感器系统已达到的主要技术指标如下:光纤长度31km,测温范围0-100℃(可扩展),温度测量不确定度为±2℃,温度分辨力为0.1℃,测量时间为432s,空间分辨力为4m。

基于分布式光纤温度传感器的高压电力电缆温度在线监测系统

根据分布式光纤温度传感器被测信号的特殊性,在常规微弱信号检测的基础上,提出了一种专门的、针对分布式光纤温度传感器系统的微弱信号检测方案,采用软、硬件结合的方案,能够在强噪声下有效地提取微弱信号,以求得尽可能大的信号噪声比,而所需的器件与设备极为通用,相对成本较低,检测整个过程完成的时间也较短,具有较高的实用性。

基于分布式光纤传感技术的冻结温度场监测系统

分析冻结法凿井施工采用分布式光纤温度传感器进行温度场监测的可行性,给出了基于分布式光纤温度传感器的冻结温度场监测系统的组成、原理和光缆布设方案。通过与传统的单总线温度传感系统数据对比,其具有测量温度值准确,数据量大,系统稳定性高,布设更加方便等优点。

光纤传感器在煤场温度监测系统中的应用

针对煤矿的煤场分布特征,提出了一种基于分布式光纤温度传感系统的煤场温度智能测量的应用方案,该方案解决了对煤场温度实时连续检测的问题。介绍了光纤温度传感系统的原理、特征以及其解调方法。通过小波分解和互相关延时过程相结合的方法对信号去噪,提高系统的信噪比。通过在50℃的温度下对该系统进行测试,验证了其实现的可行性和准确性。

分布式温度光纤传感器的研制与开发

分布式光纤传感器是一门具有重大价值的新兴技术 ,从其理论依据入手 ,全面介绍了该系统软硬件的实现过程 ,并对实验结果以及一些为了减小误差采用的新措施进行了对比分析。