Φ-OTDR的分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)閾值設(shè)定算法研究.pdf

1、分布式光纖傳感系統(tǒng)憑借其靈敏度高、抗電磁干擾、長距離監(jiān)測(cè)、無需外場供電、施工簡單、定位精度準(zhǔn)確、僅需一根傳感光纖等諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在周界安防、油氣管道、通信光纜監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。而基于相位敏感光時(shí)域反射儀(Φ-OTDR)的分布式光纖傳感系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)穩(wěn)定、定位準(zhǔn)確以及具有檢測(cè)多點(diǎn)擾動(dòng)事件同時(shí)發(fā)生的能力，已成為目前分布式光纖傳感系統(tǒng)中新的關(guān)注點(diǎn)。閾值的準(zhǔn)確設(shè)定是有效降低Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)

2、誤報(bào)和漏報(bào)率的關(guān)鍵。本文針對(duì)Φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)的擾動(dòng)報(bào)警閾值設(shè)定算法展開深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究工作，所提出的基于選擇性平均的閾值設(shè)定算法，能夠更有效設(shè)定閾值，提高信噪比，降低Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)的誤報(bào)和漏報(bào)率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴理論研究了Φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)的傳感原理及傳感信號(hào)的特點(diǎn)。從光波導(dǎo)理論和彈性力學(xué)角度出發(fā)，建立了Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感器多點(diǎn)擾動(dòng)光路數(shù)學(xué)模型。進(jìn)而，對(duì)擾動(dòng)

3、信號(hào)進(jìn)行分析和研究，為后續(xù)信號(hào)處理和閾值的準(zhǔn)確設(shè)定，提供理論和方法支持。⑵在分析總結(jié)Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)閾值設(shè)定的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證現(xiàn)有的閾值設(shè)定算法。針對(duì)目前Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)閾值設(shè)定算法中存在的問題，采用閾值模板匹配的方式，首次提出了一種基于選擇性平均的閾值設(shè)定算法。所提出的選擇性平均閾值算法，能夠更有效設(shè)定閾值，提高信噪比，降低Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)的誤報(bào)和漏報(bào)率。⑶

4、搭建Φ-OTDR光纖分布式擾動(dòng)傳感系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)環(huán)境，并對(duì)所提出的基于選擇性平均的閾值設(shè)定算法進(jìn)行了可行性驗(yàn)證及實(shí)際測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與累加平均和移動(dòng)平均閾值設(shè)定算法相比，所提出的選擇性平均閾值算法將誤報(bào)率分別降低了5％和3％，漏報(bào)率均降低了2％;信噪比分別提升了2.55dB、1.1dB;與Φ-OTDR與MZ干涉儀相結(jié)合的閾值設(shè)定方案相比，漏報(bào)率降低了4％。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所提出的算法有助于提高Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用