基于PSO-SVM的Φ-OTDR系统模式识别研究 被引量：1

1

作者 朱宗玖 王宁 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第12期5023-5029,共7页

针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合... 针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合的模式识别算法。首先,对原始信号进行差分处理后提取时域特征,并利用小波包分解方法,通过验证不同分解层数下的事件分类准确率,设定最优分解层数为6层,提取差分信号的能量特征。然后以SVM分类器为基础,利用PSO算法优化SVM分类器参数,提高光纤振动信号识别准确率。最后利用Φ-OTDR事件数据集进行验证,实验结果表明,该模式识别算法达到了95.6%的振动事件分类准确率。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射仪(Φ-otdr) 小波包分解 粒子群算法(PSO) 支持向量机(SVM) 模式识别

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基于OTDR的锥形光纤磁场传感系统研究

2

作者 梁卓伟 张红娟 +1 位作者 高妍 靳宝全 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第12期12-16,22,共6页

针对基于磁流体的光纤磁场传感系统依赖复杂的光谱解析且易受光源功率波动影响的问题,提出了一种基于光时域反射计(OTDR)的磁场传感系统,用包裹磁流体的锥形光纤作为磁场传感单元实现磁场测量。不同磁场强度下,磁流体磁光效应导致磁场... 针对基于磁流体的光纤磁场传感系统依赖复杂的光谱解析且易受光源功率波动影响的问题,提出了一种基于光时域反射计(OTDR)的磁场传感系统,用包裹磁流体的锥形光纤作为磁场传感单元实现磁场测量。不同磁场强度下,磁流体磁光效应导致磁场传感单元的光损耗变化,系统衰荡脉冲包络斜率特性改变。将磁场强度与脉冲包络斜率建立联系,实现了磁场测量。实验证明:在30~130 Oe(1 Oe=80 A/m)的测量范围内,传感系统磁场灵敏度为-0.0471 dB/(km·Oe),且衰荡脉冲包络斜率与磁场强度之间呈现出良好的线性关系。研究表明:该方案提供了一种测量磁场的新方法,且解决了光功率波动影响稳定性的问题。 展开更多

关键词 光纤传感系统 磁场传感 光时域反射计 磁流体 锥形光纤 时间域解调

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基于Ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统 被引量：21

3

作者 李建中 饶云江 +1 位作者 冉曾令 谢孔利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1108-1113,共6页

提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以... 提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50m. 展开更多

关键词 分布式光纤传感 相位敏感光时域反射计 偏振光时域反射计 小波变换 光缆监测

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自构建光纤链路的OTDR测试实验及教学实践 被引量：5

4

作者 林远芳 李明宇 +3 位作者 阎春生 时尧成 王晓萍 刘旭 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2011年第8期34-38,52,共6页

为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处... 为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处理工具、连接器、衰减器和熔接机等实验器材,通过机械对接、法兰及熔接方式自行构建光纤链路,并使用光时域反射计(optical time domain reflectometer,OTDR)进行测试,并对光纤端面质量、接续效果以及链路构建的合理性进行评估。2a来的教学实践表明,通过这种"基于任务,边做边学"的自主式、探究式实验,学生不仅能掌握OTDR的使用要点、光纤的端面处理及接续方法,而且学生发现问题和解答问题的能力也有所提高。 展开更多

关键词 光纤通信 实验教学 otdr 衰减

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OTDR测试盲区的研究与应用 被引量：6

5

作者 李立功 余晓芬 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2004年第10期1330-1333,共4页

文章介绍了光时域反射计(OTDR)测试盲区的指标定义和产生机理,提出了利用窄脉冲、宽带宽、程控滤波和衰减等技术减小测试盲区的解决办法。结果表明,运用这些方法和高速采样技术对现有产品改进后,实现了3m的测试事件盲区,满足了光纤器件... 文章介绍了光时域反射计(OTDR)测试盲区的指标定义和产生机理,提出了利用窄脉冲、宽带宽、程控滤波和衰减等技术减小测试盲区的解决办法。结果表明,运用这些方法和高速采样技术对现有产品改进后,实现了3m的测试事件盲区,满足了光纤器件和光纤局域网的小盲区测试。 展开更多

关键词 光时域反射计 事件盲区 窄脉冲

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基于频分复用φ-OTDR的高频振动检测与解调 被引量：2

6

作者 孙抗 韩毓 何梦阳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第7期148-151,共4页

相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)是一种借助光纤为传感媒介,检测外部振动信息的可靠方案。为提高系统的探测频率,设计了一种双脉冲频分复用结构的φ-OTDR系统。通过对双脉冲信号中的其中一路采用频分复用技术处理,产生用于检测动态相位... 相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)是一种借助光纤为传感媒介,检测外部振动信息的可靠方案。为提高系统的探测频率,设计了一种双脉冲频分复用结构的φ-OTDR系统。通过对双脉冲信号中的其中一路采用频分复用技术处理,产生用于检测动态相位变化的不同频率载波信号,使更多的探测脉冲可以同时在光纤中传输。并针对振动信号的解调,提出一种微分自交叉相除的反正切(PGC-DSD-Arctan)算法,解决了传统算法中解调效果受调制深度影响的问题,具有更好的适用性和更高的稳定性。通过搭建系统平台,可以有效地在10 km传感范围内检测并解调出20 kHz振动信号的相位和频率信息。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 光纤振动传感 频分复用 信号解调 高频振动检测

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B-OTDR应变精度的提升

7

作者 李立功 闫继送 +2 位作者 袁明 张志辉 孙强 《光通信技术》 北大核心 2018年第11期49-52,共4页

针对布里渊光时域反射计(B-OTDR)的应变测试精度要求,深入分析了影响B-OTDR应变测试精度的主要因素,并分别给出了相应的解决措施。实验结果表明:这些措施有效提升了B-OTDR的应变测试精度,在1m空间分辨率下,11km光纤的应变测试精度为... 针对布里渊光时域反射计(B-OTDR)的应变测试精度要求,深入分析了影响B-OTDR应变测试精度的主要因素,并分别给出了相应的解决措施。实验结果表明:这些措施有效提升了B-OTDR的应变测试精度,在1m空间分辨率下,11km光纤的应变测试精度为±17.3με,优于工程应用中要求的±50με的应变测试精度。 展开更多

关键词 分布式光纤传感系统 应变测试精度 信噪比 布里渊光时域反射计

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基于φ-OTDR的振动检测研究型综合实验设计

8

作者 秦祖军 高江江 +1 位作者 银珊 王新强 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第2期23-27,33,共6页

设计了基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的车辆振动检测研究型教学实验。包括φ-OTDR基本原理、实验场地选择、关键参数确定、振动信号检测以及信号处理算法设计等。实践表明,针对常规幅值差分累加算法在振动信号解调中存在差分间隔... 设计了基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的车辆振动检测研究型教学实验。包括φ-OTDR基本原理、实验场地选择、关键参数确定、振动信号检测以及信号处理算法设计等。实践表明,针对常规幅值差分累加算法在振动信号解调中存在差分间隔依赖性问题,学生能融合所学数理知识提出一种简单、高可靠的振动信号检测方法。该方法不仅可以避免常规方法因差分间隔依赖性出现的振动误判问题,而且大幅增加了检测信号的信噪比。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 振动检测 差分累加算法

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电力通信网光缆监测系统的规划与设计 被引量：43

9

作者 赵子岩 刘建明 +1 位作者 吴斌 王俊芳 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期24-28,共5页

指出了电力系统通信部门维护光缆线路所采用的传统方法中存在的不足,论述了建设电力光缆监测系统对于提高光缆线路测试及维护水平的重要性。着重研究了在电力光缆监测系统规划、建设中存在的问题,总结了在监测站选址、测试路由规划、监... 指出了电力系统通信部门维护光缆线路所采用的传统方法中存在的不足,论述了建设电力光缆监测系统对于提高光缆线路测试及维护水平的重要性。着重研究了在电力光缆监测系统规划、建设中存在的问题,总结了在监测站选址、测试路由规划、监测方式规划及光学时域反射计选型等方面的经验。研究结果可为规划和建设光缆监测系统提供参考。 展开更多

关键词 光缆监测 传输性能 备纤迂回 光开关级联 光学时域反射计(otdr) 通信

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基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述 被引量：19

10

作者 桂鑫 李政颖 +2 位作者 王洪海 王立新 郭会勇 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期747-776,共30页

光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于... 光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 光纤分布式传感 光时域反射技术 光频域反射技术

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基于多种小波分解方法综合判决的低误报率分布式光纤围栏入侵监测系统 被引量：16

11

作者 吴庥伟 吴慧娟 +2 位作者 饶云江 吴宇 赵天 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1692-1696,共5页

针对相位敏感光时域反射计型分布式光纤围栏入侵监测系统对外界干扰敏感、误报率高的问题进行了深入研究,比较了多种小波提取入侵信号突变特征方法,并提出一种基于多个小波分解结果进行综合判决来降低分布式光纤围栏误报率的方法.实验... 针对相位敏感光时域反射计型分布式光纤围栏入侵监测系统对外界干扰敏感、误报率高的问题进行了深入研究,比较了多种小波提取入侵信号突变特征方法,并提出一种基于多个小波分解结果进行综合判决来降低分布式光纤围栏误报率的方法.实验结果表明,多种小波分解可以分别提取不同层次的突变细节信息,为综合决策提供更完备的信息和条件,比单一判决能更有效降低系统误报率,室外长期测试可达到0-1次/24h,大大提高了分布式光纤围栏报警系统的稳定性和置信度水平. 展开更多

关键词 光纤传感器 相位敏感光时域反射计 小波分解 误报率

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基于图像处理的光纤预警系统模式识别 被引量：22

12

作者 孙茜 封皓 曾周末 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期334-341,共8页

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)光纤预警系统对一维信号进行模式识别产生的误报和较低的识别效率,提出基于形态学方法提取时空二维信号特征,并利用相关向量机(RVM)分类器对事件进行分类识别的方法。首先,将Φ-OTDR采集到的时空二维... 针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)光纤预警系统对一维信号进行模式识别产生的误报和较低的识别效率,提出基于形态学方法提取时空二维信号特征,并利用相关向量机(RVM)分类器对事件进行分类识别的方法。首先,将Φ-OTDR采集到的时空二维信号当作图像,根据信号在图像上的特征采用图像处理的方法对不同入侵事件信号进行阈值分割。然后,基于本文提出的特征提取方法,利用不同事件区域在幅值、面积、形状以及区域间隔上的差别提取不同信号特征。最后,利用相关向量机分类器对不同事件信号进行识别并采用"一对一"的多分类策略。对3种管道安全事件进行了实验。实验结果表明,本文提出方法的识别精度能够达到97.8%,而算法时间不到1s。与传统模式识别方法相比,提出的算法大幅度地改善了系统性能,且简便易行,能够满足Φ-OTDR光纤预警系统在线实时监测的要求。 展开更多

关键词 光纤光学 光学时域反射计(otdr) 光纤预警系统 模式识别 形态学 特征提取

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分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用 被引量：14

13

作者 何存富 杭利军 吴斌 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第9期8-11,14,共5页

分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息,非常适合用于长距离管道泄漏检测。介绍了分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用情况和面临的问题,对该技术在管道泄漏检测中的应用前景进行了展望。

关键词 分布式光纤传感技术 管道 泄漏检测 sagnac效应 光时域反射

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分布式光纤温度传感器在煤矿冻结建井中的应用 被引量：5

14

作者 丁楠 胡传龙 +1 位作者 于紧昌 刘亚南 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第6期154-156,160,共4页

冻结建井法是当今煤矿建井的有效施工方法,监测和研究冻结过程中温度及其变化规律,对冻结建井现场施工和技术的发展具有重要的指导意义。介绍了分布式光纤温度传感器的基本原理,并以口孜东煤矿为例探讨了其在煤矿冻结建井温度监测过程... 冻结建井法是当今煤矿建井的有效施工方法,监测和研究冻结过程中温度及其变化规律,对冻结建井现场施工和技术的发展具有重要的指导意义。介绍了分布式光纤温度传感器的基本原理,并以口孜东煤矿为例探讨了其在煤矿冻结建井温度监测过程中的实际应用。对比了分布式光纤温度传感器和传统单总线温度传感器在现场测温实验中的性能,指出了在同样的测温精度下,分布式光纤温度传感器可以实现空间上的连续测量,克服了传统传感器测量点少、故障率高的缺点。实验结果显示:分布式光纤温度传感器能够很好地在煤矿冻结建井中应用。 展开更多

关键词 冻结建井 分布式光纤温度传感器 拉曼散射 光时域反射

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激光器频率漂移对相位敏感光时域反射计性能影响研究(英文) 被引量：3

15

作者 钟翔 张春熹 +1 位作者 李立京 李勤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期91-95,共5页

针对激光器频率漂移对相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的性能影响,文中采用后向瑞利散射的一维脉冲响应模型对其进行了理论分析。在实验室测试中,搭建了臂长差为100 m的非平衡MZ干涉仪来实时监测激光器的频率漂移;并通过测试三种不同频... 针对激光器频率漂移对相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的性能影响,文中采用后向瑞利散射的一维脉冲响应模型对其进行了理论分析。在实验室测试中,搭建了臂长差为100 m的非平衡MZ干涉仪来实时监测激光器的频率漂移;并通过测试三种不同频率漂移的激光器下的φ-OTDR系统性能验证了理论分析的正确性。理论分析及实验结果表明,激光器的频率漂移是引起φ-OTDR曲线波动的重要因素,频率漂移越大,其引起的φ-OTDR曲线波动就越大;当频率漂移高达几百MHz/min时,在时域上已难以区分出是频率漂移引起的扰动还是入侵事件引起的扰动,但仍能在频域中将频率漂移噪声分辨出来。 展开更多

关键词 频率漂移 相位敏感光时域反射计(φ- otdr) 光纤分布式扰动传感器

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一种改进的OFDR技术在光纤故障定位中的应用 被引量：5

16

作者 潘青 张引发 +1 位作者 邓大鹏 李卫 《光通信技术》 北大核心 2015年第7期38-40,共3页

由于传统的光纤故障定位方法不能有效解决空间分辨率和传输距离之间的矛盾,提出了一种改进的光频域反射(OFDR)技术,将原来技术中复杂的光相干处理简化为目前成熟的电相干和电处理,利用电域处理降低了对光源的要求,并通过仿真实验表明了... 由于传统的光纤故障定位方法不能有效解决空间分辨率和传输距离之间的矛盾,提出了一种改进的光频域反射(OFDR)技术,将原来技术中复杂的光相干处理简化为目前成熟的电相干和电处理,利用电域处理降低了对光源的要求,并通过仿真实验表明了该技术有效可行。 展开更多

关键词 光时域反射 光频域反射 调频连续波

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快速故障检测光路自动切换系统设计与应用 被引量：3

17

作者 曹俊忠 鲍振武 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2004年第1期34-37,77,共5页

为避免光缆阻断带来的巨大损失 ,本文设计完成了一个光纤故障快速检测光路自动切换系统。文中介绍了系统的基本原理、实现方法及硬、软件结构 。

关键词 光功率监测 故障恢复 光时域反射测试仪 光缆 光路 自动切换系统 故障检测

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一种三环并联Rayleigh后向散射式光纤转动传感器

18

作者 刘艳磊 苑立波 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1180-1185,共6页

以单环后向Rayleigh散射式光纤转动传感器原理为基础,提出了一种三环形腔并联Rayleigh后向散射式光纤转动传感器新结构.利用三个2×2单模光纤耦合器,建立了并联三环形腔Rayleigh后向散射式光纤转动传感器的理论模型,给出了用光时域... 以单环后向Rayleigh散射式光纤转动传感器原理为基础,提出了一种三环形腔并联Rayleigh后向散射式光纤转动传感器新结构.利用三个2×2单模光纤耦合器,建立了并联三环形腔Rayleigh后向散射式光纤转动传感器的理论模型,给出了用光时域反射计(OTDR)探测到的信号强度表达式.通过计算机仿真优化了参量,选择三环的长度分别为1500m、1078m和680m.三个2×2光纤耦合器的耦合系数分别为95.23%、94.88%和95.26%构建了测试系统,对不同转速所探测到的后向Rayleigh散射信号进行测量,得到与理论相一致的实验结果.三环的采用,增加了测试的有效数据,使其更有利于识别,提高了测量转速的准确度. 展开更多

关键词 光纤转动传感器 Rayleigh后向散射 三环形腔 光时域反射计(otdr)

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小波分析在光时域反射计中的应用

19

作者 王玉田 曹丽芳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第8期114-116,120,共4页

光时域反射计(OTDR)主要用于测试整个光纤链路的衰减,并提供与长度有关的衰减细节,但有时测量曲线会有较大误差。根据小波分析在奇异性检测及对信号进行消噪处理的理论,提出用小波分析对OTDR测量曲线进行奇异性检测和消噪的方法。利用O... 光时域反射计(OTDR)主要用于测试整个光纤链路的衰减,并提供与长度有关的衰减细节,但有时测量曲线会有较大误差。根据小波分析在奇异性检测及对信号进行消噪处理的理论,提出用小波分析对OTDR测量曲线进行奇异性检测和消噪的方法。利用OTDR对光纤进行了测试,实验结果显示:光纤实际接口位置与基于小波分解算法用计算机监测的位置实际偏差在4 m以内,并对正常光纤接口位置没有误监现象,表明了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 光时域反射计 小波分析 消噪 奇异点检测

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基于EMD分解与1-D CNN算法的光纤振动信号的识别 被引量：20

20

作者 吴虎 孔勇 +2 位作者 王振伟 丁伟 李欢 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1043-1049,共7页

为提高基于相敏光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤声传感系统(DAS)对入侵振动事件的识别准确率,提出一种基于经验模态分解(EMD)与一维卷积神经网络(1-D CNN)相结合的识别方式。该方式首先使用EMD将振动信号分解为m阶本征模函数(IMF),... 为提高基于相敏光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤声传感系统(DAS)对入侵振动事件的识别准确率,提出一种基于经验模态分解(EMD)与一维卷积神经网络(1-D CNN)相结合的识别方式。该方式首先使用EMD将振动信号分解为m阶本征模函数(IMF),然后使用皮尔逊相关系数(PCC)判断出有效的IMF分量,将有效的IMF分量使用小波阈值去噪算法(WTD)进行去噪,对所有去噪后的IMF分量求和得到重构信号,最后使用1-D CNN对重构信号进行识别。实验证明该识别方式能快速完成对识别模型的训练,训练时间小于3 min,并且能有效识别在实际环境中采集的入侵振动信号,对入侵信号的识别准确率可达98.3%。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 相敏光时域反射计(Φ-otdr) 经验模态分解 皮尔逊相关系数 一维卷积神经网络

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