分布式光纖傳感系統(tǒng)的信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、分布式光纖傳感系統(tǒng)由于其體積小、重量輕、無(wú)需供電、抗電磁干擾等特點(diǎn)，在安防、軍事、管道運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
　　基于不同的光纖環(huán)路結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的光纖傳感系統(tǒng)在檢測(cè)范圍、信噪比、靈敏度等方面有很大的不同。其中，基于相位敏感瑞利散射的光時(shí)域反射技術(shù)(Φ-OTDR)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、可同時(shí)對(duì)多點(diǎn)振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和定位等特點(diǎn)，成為了目前分布式光纖傳感研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文在深入研究和比較了Φ-OTDR結(jié)構(gòu)光纖振動(dòng)傳感器原理的基礎(chǔ)上

2、，提出了一系列的對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行定位、降噪及分類的信號(hào)處理方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.介紹Φ-OTDR的基本原理，構(gòu)建了基于Φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)中振動(dòng)信號(hào)的幅度頻率與振動(dòng)源的幅度頻率之間的線性關(guān)系。提出了基于3×3解調(diào)技術(shù)和基于高雙折射Sagnac干涉環(huán)的系統(tǒng)改進(jìn)方案，并通過分析振動(dòng)信號(hào)的信噪比及其幅度與振動(dòng)源強(qiáng)度的線性度，對(duì)比了兩種改進(jìn)系統(tǒng)與原始系統(tǒng)的檢測(cè)效果。
　　2.對(duì)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)

3、域特征、頻域特征、尺度域特征進(jìn)行深入研究，針對(duì)Φ-OTDR系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量大、易受環(huán)境干擾的特點(diǎn)，提出了基于短時(shí)能量、短時(shí)過雙電平率、頻帶方差、小波系數(shù)能量方差的復(fù)合特征動(dòng)態(tài)閾值振動(dòng)檢測(cè)方法。該方法能對(duì)發(fā)生在傳感光纖上的振動(dòng)事件進(jìn)行精確的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
　　3.針對(duì)長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)環(huán)境中振動(dòng)信號(hào)信噪比低，單一特征難以對(duì)振動(dòng)事件進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的問題，提出了一種基于譜減法降噪-復(fù)合特征提取-支持向量機(jī)的振動(dòng)事件識(shí)別方法。該方法可以有效識(shí)別多種振動(dòng)信