集成式光纖聲波檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、光纖聲波探頭是光纖傳感技術(shù)的一種典型應(yīng)用，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性和穩(wěn)定性高、抗電磁干擾、抗腐蝕、靈敏度高、損耗低等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在監(jiān)測(cè)、安防領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用價(jià)值。本文基于光的相位調(diào)制原理設(shè)計(jì)制作了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高的基于石墨烯薄膜的光纖聲波探頭，研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，闡述了三種主要光纖傳感技術(shù)的原理和特點(diǎn)，并介紹了光纖聲波傳感技術(shù)的三種主要調(diào)制方式的基本工作原理以及光纖聲波傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。
　　其次，從

2、雙光束干涉效應(yīng)出發(fā)，對(duì)基于二維薄膜光纖微干涉腔聲波傳感的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，分析對(duì)比了光纖微干涉腔聲波傳感的兩種主要信號(hào)解調(diào)方法，即強(qiáng)度解調(diào)法和相位解調(diào)法；然后介紹了基于石墨烯薄膜的光纖聲波探頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并完成了探頭的制作與性能測(cè)試工作，基于強(qiáng)度解調(diào)方法完成了兩種解調(diào)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)。
　　此外，詳細(xì)研究了兩種光纖聲波檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理方法。由于光纖微干涉腔聲波檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境噪聲以及系統(tǒng)元器件的電路噪聲非常敏感，

3、研究分析了一種基于LMS（最小均方）算法的自適應(yīng)濾波技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)采集到的聲音信號(hào)實(shí)現(xiàn)有效的減噪處理。在聲音信號(hào)處理中，首次將盲源信號(hào)分離算法應(yīng)用到光纖聲波傳感系統(tǒng)中?？梢詫?shí)現(xiàn)從采集到的多源混合信號(hào)中分離并恢復(fù)出相對(duì)獨(dú)立的源信號(hào)。本文采用盲源分離方法對(duì)光纖聲波檢測(cè)系統(tǒng)所采集到的混合聲音信號(hào)進(jìn)行分離或恢復(fù)出相對(duì)獨(dú)立的源聲音信號(hào)。對(duì)于線性瞬時(shí)混合模型，研究分析了基于FastICA算法的盲源分離方法；對(duì)于線性卷積混合模型，研究分析了基于影響因子

4、排序的頻域盲源分離算法。并且，通過(guò)對(duì)算法的仿真和實(shí)驗(yàn)，證明了本文所采用算法的有效性。
　　最后，介紹了光纖微干涉腔聲波檢測(cè)系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)際工程的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通過(guò)在某公司車間對(duì)列車輪軸缺陷的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及與電類麥克風(fēng)的對(duì)比測(cè)試，證實(shí)了本系統(tǒng)能夠有效檢測(cè)列車輪軸缺陷，并且有較大的性能提升空間。
　　本文針對(duì)所設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的基于二維薄膜光纖微干涉腔的聲波檢測(cè)系統(tǒng)的聲音信號(hào)處理方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，為在光纖聲波傳感系統(tǒng)中應(yīng)用盲源分離算法提供了