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CEEMDAN-WT降噪提升BOTDA信噪比研究 被引量:6

Signal-to-noise ratio improvement for BOTDA using CEEMDAN-WT method
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摘要 针对布里渊光时域分析仪(BOTDA)存在的信号噪声问题,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解联合小波阈值(CEEMDAN-WT)的降噪方法。首先,分析了CEEMDAN-WT算法降噪原理,基于微波扫频测量原理建立了BOTDA信号解调模型,通过仿真研究验证了CEEMDAN-WT方法可有效去除信号中的随机噪声。其次,搭建了BOTDA测温系统,在不同传感距离和不同空间分辨率下进行了降噪效果实验验证。结果表明,在30 km的传感距离和2 m的空间分辨率下,CEEMDAN-WT方法将光纤末端的信噪比提升了8.89 dB。研究证明,CEEMDAN-WT方法可为BOTDA信噪比提升提供一种有效方案。 To improve the Brillouin optical time domain analysis(BOTDA)system performance limited by signal noise,we proposed a noise reduction method based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise combined wavelet threshold(CEEMDAN-WT).First,the noise reduction principle of CEEMDAN-WT algorithm is analyzed.Besides,the BOTDA signal demodulation model is set up based on the principle of microwave sweep frequency measurement.The simulation results show that CEEMDAN-WT method can remove the random noise in the signal effectively.Then,the BOTDA system is set up for temperature measurement.The CEEMDAN-WT method is adopted to suppress the noise of each measured power curve at different sensing distances and different spatial resolutions.Finally,the experimental results show that the signal-to-noise ratio(SNR)at the end of the optical fiber is improved by 8.89 dB utilizing the CEEMDAN-WT noise reduction method,under the sensing distance of 30 km and the spatial resolution of 2 m.Research show that the CEEMDAN-WT method provides an effective scheme for improving the SNR of BOTDA.
作者 杨瑞 李维勤 白清 王宇 刘昕 靳宝全 Yang Rui;Li Weiqin;Bai Qing;Wang Yu;Liu Xin;Jin Baoquan(Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System of Ministry of Education and Shanxi Province,Taiyuan University of technology,Taiyuan 030024,China;Shanxi Transportation Technology Research&Development Co.,Ltd.,Taiyuan 030032,China)
出处 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第12期28-36,共9页 Journal of Electronic Measurement and Instrumentation
基金 中国博士后科学基金(2021M691989) 山西省重点研发计划(202102130501021) 山西省科技创新人才团队专项(201805D131003)项目资助
关键词 布里渊光时域分析仪 CEEMDAN 小波阈值 信噪比 Brillouin optical time domain analyzer CEEMDAN wavelet threshold signal-to-noise ratio
作者简介 杨瑞,2020年于太原理工大学获得学士学位,现为太原理工大学硕士研究生,主要研究方向为光纤传感器。E⁃mail:yr_tyut@163.com;李维勤,2020年于西安邮电大学获得学士学位,现为太原理工大学硕士研究生,主要研究方向为光纤传感器。E⁃mail:xkx519657@163.com;通信作者:靳宝全,2010年于太原理工大学获得博士学位,现为太原理工大学教授,博士生导师,主要研究方向为光纤传感器。E⁃mail:jinbaoquan@tyut.edu.cn
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