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Fibre optic distributed scattering sensing system:perspectives and challenges for high performance applications 被引量:3
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作者 Marc Niklès 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1345-1352,共8页
As fiber optic distributed scattering sensing systems are providing innovative solutions for the monitoring of large structures,the comparison of different techniques and solutions is difficult because of the lack of ... As fiber optic distributed scattering sensing systems are providing innovative solutions for the monitoring of large structures,the comparison of different techniques and solutions is difficult because of the lack of standardized specifications and the difficulty associated to the characterization of such systems.The article presents a tentative definition of performance specifications and qualification procedures applicable to fiber optic distributed sensing systems aiming at providing clear guidelines for their design,specifications,qualification,application and selection. 展开更多
关键词 纤维光学传感器 分布式散射传感系统 发展前景 应用 布里渊散射 空间分辨率 温度
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基于神经网络的光纤温度估算方法的优化 被引量:1
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作者 李苏雅 董艳唯 +4 位作者 李琳 张弛 李楠 宁琦 陈永辉 《光通信研究》 北大核心 2025年第1期83-88,共6页
【目的】为了有效估算基于布里渊散射的分布式光纤传感中光纤的温度,文章将多层前馈人工神经网络(ANN)应用于温度的估算。【方法】文章在Matlab软件中编写了用于光纤温度计算的单斜坡法、基于伪Voigt模型的最小二乘拟合法和ANN程序,同... 【目的】为了有效估算基于布里渊散射的分布式光纤传感中光纤的温度,文章将多层前馈人工神经网络(ANN)应用于温度的估算。【方法】文章在Matlab软件中编写了用于光纤温度计算的单斜坡法、基于伪Voigt模型的最小二乘拟合法和ANN程序,同时仿真产生了不同信噪比(SNR)下的布里渊谱,采用以上3种算法计算了光纤温度,验证了ANN方法的有效性。在此基础上基于以上仿真产生的布里渊谱研究了ANN的关键参数,即隐层数量、隐层神经元数量和训练目标对训练速度、温度计算时间和准确性的影响规律。【结果】结果表明,ANN方法在SNR为22和37 dB时最大温度误差分别仅为1.18和0.63℃,且计算时间仅为最小二乘拟合法的1/1000左右。当隐层神经元数量不变时,随着隐层层数的增加,训练时间明显下降,计算时间线性增加,但其对温度估算的准确性几乎无影响;随着隐层神经元数量的增加,训练时间和计算时间均增加,隐层有21个神经元时,训练时间近似为1个神经元的67倍,但其对温度估算的准确性几乎无影响;训练目标(布里渊频移误差的平方)小于临界值(约为1 MHz 2)时,随着训练目标的增加,温度误差几乎不变,超过临界值后,随着训练目标的增加,温度误差增大。【结论】采用多层前馈ANN应用于基于布里渊散射的分布式光纤传感中的光纤温度估算时,建议选择单隐层且隐层神经元选择1个,训练目标选择1 MHz 2。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊散射 布里渊频移 人工神经网络 温度 优化
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三元乙丙橡胶基底分布式光纤布里渊散射漏油传感器的研究
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作者 尉婷 吴冰冰 +2 位作者 刘颖刚 罗俊 罗小东 《传感技术学报》 北大核心 2025年第2期368-372,共5页
研制了一种基于BOTDA技术的三元乙丙橡胶基底的分布式光纤布里渊散射油敏传感器,可在分钟量级精准检测并定位小规模漏油事件,灵敏度高,可重复使用。将三元乙丙橡胶(EPDM)基底的油敏传感器沿模拟输油管线下方油槽内铺设,用布里渊光时域... 研制了一种基于BOTDA技术的三元乙丙橡胶基底的分布式光纤布里渊散射油敏传感器,可在分钟量级精准检测并定位小规模漏油事件,灵敏度高,可重复使用。将三元乙丙橡胶(EPDM)基底的油敏传感器沿模拟输油管线下方油槽内铺设,用布里渊光时域分析仪(BOTDA)实时监测浸油后传感光纤中布里渊散射频移,测试数据表明布里渊散射频率随时间响应灵敏度为2.5 MHz/min,可在2 min内发现并定位漏油事件,空间分辨率为1 m,漏油传感器可重复使用。实验证明该油敏传感器在长距离输油管线、油库等需长期分布式实时漏油监测的应用具有可行性。 展开更多
关键词 光纤布里渊散射 分布式光纤油敏传感器 漏油传感 三元乙丙橡胶 BOTDA
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基于FBG传感器的带式输送机故障监测研究
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作者 方新秋 吴洋 +5 位作者 宋扬 陈宁宁 丰宇龙 冯豪天 贺德幸 乔富康 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期326-340,共15页
带式输送机的故障监测有助于预防安全事故、提高生产效率以及实现设备智能化运行。从带式输送机常见故障分析、综合保护系统组成、光纤型传感器阵列设计与分析、核心敏感元件设计与选材等方面,对基于FBG传感器的带式输送机故障监测进行... 带式输送机的故障监测有助于预防安全事故、提高生产效率以及实现设备智能化运行。从带式输送机常见故障分析、综合保护系统组成、光纤型传感器阵列设计与分析、核心敏感元件设计与选材等方面,对基于FBG传感器的带式输送机故障监测进行了深入研究。首先针对传统监测手段无法定量感知、实时性不足、数据融合能力薄弱等问题,提出了一种基于光纤光栅(FBG)的带式输送机综合保护系统,明确了光纤型传感器阵列的设计是系统搭建的重要前提。其次,在分析带式输送机常见故障形成原因和表现形式的基础上,以FBG-等强度悬臂梁为核心敏感元件设计了一系列故障监测传感器,组成了带式输送机综合保护系统的光纤型传感器阵列,实现了故障的实时定量监测。接着,通过理论分析和Ansys有限元仿真,对FBG-等强度悬臂梁的尺寸结构设计和材料选择进行了深入研究,在传感模型中分析了灵敏度和精度的影响因素,并据此确定了敏感元件的结构尺寸,优选了尼龙6作为制作材料。最后,通过试验对FBG-等强度悬臂梁的结构有效性、灵敏度和稳定性进行了验证。在灵敏度试验中,敏感元件表现出良好的线性响应特性,理论灵敏度S=52.9780Nnm,实际灵敏度S^(*)=38.1157 Nnm;在重复性试验中,平均重复性误差仅为1.002%,表现出良好的重复性和稳定性;温度敏感性试验和温度补偿试验则验证了光纤光栅在温度测量中的线性相关性,从而进一步揭示了温度补偿对提升传感灵敏度的必要性,即便在微小温度变化环境下,补偿机制仍能有效提高灵敏度0.6%。所设计的光纤型传感器阵列解决了现有带式输送机运行故障无法实时定量感知的问题,为实现设备智能化感知与控制提供了坚实的数据基础。研究成果不仅能有效降低带式输送机故障率,提高生产效率,更推动了煤矿行业向自动化、智能化方向的发展。 展开更多
关键词 光纤光栅 等强度悬臂梁 温度补偿 光纤型传感器阵列 带式输送机综合保护
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基于圆环结构的灵敏度可调光纤光栅应变传感器 被引量:1
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作者 张媛媛 李瑞亚 +2 位作者 黄俊 魏莉 谭跃刚 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期1-6,共6页
为了满足不同场合的应变测量需求,提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅(FBG)应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控,同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的... 为了满足不同场合的应变测量需求,提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅(FBG)应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控,同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的理论模型,并研制出一种减敏型FBG应变传感器,通过有限元仿真和实验验证了该传感器的测量性能。实验结果表明:该传感器在±3000με量程范围内的灵敏度为0.49 pm/με,线性相关系数达到0.99以上;同时,其重复性误差为0.68%,迟滞误差为2.96%,显示出良好的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤光栅 应变传感器 灵敏度 温度补偿
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基于线型光纤光栅阵列传感的引气管道泄漏监测研究
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作者 曾川 童杏林 +2 位作者 李泽恺 黄文种 史学锋 《激光技术》 北大核心 2025年第2期271-277,共7页
飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的... 飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的方法设计了光纤光栅阵列参数及封装结构体等,并进行了实验验证与数学分析。结果表明,该传感探头具备一定的应变免疫与振动抵抗能力,感温分辨率0.1 m,定位精度1.0 m,温度测量精度±3℃,工作温度0℃~180℃。此研究结果可替代共晶盐类泄漏探测传感器,为实现远程分布式轻型飞机的引气泄漏温度测量提供了一种新思路。 展开更多
关键词 光纤光学 飞机引气 光纤布喇格光栅 温度传感 分布式阵列传感器 大量程
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光纤Michelson相干地震矢量检波技术
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作者 徐华 杨雨欣 +1 位作者 衣文索 黄恺阳 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第4期1179-1184,共6页
针对地震频发等自然灾害问题,基于对分布式光纤传感技术、 Michelson光纤干涉仪传感原理和基本理论的研究,设计一种矢量地震传感器,该光纤地震传感器敏感部分主要由弹性薄片、质量块、圆环和传感光纤元件构成,对传感器进行应变效应分析... 针对地震频发等自然灾害问题,基于对分布式光纤传感技术、 Michelson光纤干涉仪传感原理和基本理论的研究,设计一种矢量地震传感器,该光纤地震传感器敏感部分主要由弹性薄片、质量块、圆环和传感光纤元件构成,对传感器进行应变效应分析,并对系统整体方案进行设计,用信号发生器模拟地震,信号幅值为1,频率分别为300,500 Hz.结果表明:复合材料是振动薄片的理想材料,可大幅度提高系统的灵敏度,并降低系统误差;检测灵敏度分别为0.08,0.3 g,地震信号的幅度和传感器检测到的信号幅度基本吻合,具有良好的频率响应,可用于检测地震波. 展开更多
关键词 分布式光纤传感 Michelson光纤干涉仪 地震传感器 应变效应
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基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统用于水域航行安防事件识别
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作者 于淼 何禹潼 +7 位作者 常天英 崔洪亮 党随虎 夏良平 刘黎明 易子川 潘新建 高庆国 《光子学报》 北大核心 2025年第1期29-42,共14页
提出了一种基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统水域行船安防事件识别算法。结合衰落原理判断衰落位置,使用改进的衰落掩码策略让掩码自编码器模型学习到更多正确的信号特征,从而更有效地完成事件识别。开展水域实验,采集行... 提出了一种基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统水域行船安防事件识别算法。结合衰落原理判断衰落位置,使用改进的衰落掩码策略让掩码自编码器模型学习到更多正确的信号特征,从而更有效地完成事件识别。开展水域实验,采集行船安防事件数据,将所提方法与掩码自编码器以及其他模型进行比较。结果表明,衰落掩码自编码器的平均训练准确率为98.34%,比掩码自编码器的增加了4.9%;平均测试准确率为93.01%,比掩码自编码器的增加了6.45%。与其他3种模型相比,衰落掩码自编码器具有更高的训练精度和更快的收敛速度,平均性能指标高出约4.88%~7.62%。结合衰落判别的衰落掩码自编码器模型在稳定性、训练效率和识别准确率方面更具优势,且具有更好的泛化性,适用于水域行船安防事件的识别。 展开更多
关键词 光纤传感器 分布式光纤声学传感 掩码自编码器 水域安防 深度学习
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基于OTDR的弹簧式光纤应变传感器研发与测试
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作者 段文聪 李英明 +3 位作者 陶强胜 乔斌 刘少泽 安俊鹏 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第6期67-72,共6页
为精确监测沥青路面结构的应变变化动态规律,基于光时域反射(OTDR)测量技术,通过理论分析、数值模拟和实验测试研制了一种以弹簧式光纤螺旋缠绕结构为核心传感元件的应变传感器,并完成结构封装、标定与准分布式应用研究。结果表明:传感... 为精确监测沥青路面结构的应变变化动态规律,基于光时域反射(OTDR)测量技术,通过理论分析、数值模拟和实验测试研制了一种以弹簧式光纤螺旋缠绕结构为核心传感元件的应变传感器,并完成结构封装、标定与准分布式应用研究。结果表明:传感器的损耗和灵敏度主要与弹簧的节距、直径和缠绕圈数有关,初始损耗随着弹簧的节距和直径增大而减小,初始灵敏度表现出一种双重趋势:一方面随着初始直径的减小而逐渐增大,另一方面随着初始节距的增加呈现出先增加后减小之趋势;当弹簧直径10.5 mm、节距13.5 mm、有效圈数3圈时,灵敏度和初始损耗分别为2.104和1.373 dB;在“加—卸载”标定试验中,传感器表现出良好的线性正相关关系;此外,传感器串联可实现准分布式监测。 展开更多
关键词 光时域反射技术 传感器研制 分布式光纤 弹簧
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基于遗传算法的边缘光纤传感网动态资源调度策略
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作者 赵俊 谢岩 +6 位作者 苏轩 朱彦霖 罗曦 严敏 甘战 侯云川 常嘉瑞 《传感技术学报》 北大核心 2025年第1期82-87,共6页
提出一种基于异步光包交换及波分复用技术的分布式边缘光纤传感系统(AOPS-WDM-DEFSS)方案,可支持边缘计算场景下海量、异构、突发感知业务的交换和传输需求,面向AOPS-WDM-DEFSS边缘侧业务特性,提出基于遗传算法的边缘计算集群动态资源... 提出一种基于异步光包交换及波分复用技术的分布式边缘光纤传感系统(AOPS-WDM-DEFSS)方案,可支持边缘计算场景下海量、异构、突发感知业务的交换和传输需求,面向AOPS-WDM-DEFSS边缘侧业务特性,提出基于遗传算法的边缘计算集群动态资源与任务调度策略,建立了动态资源调度集群模型与任务模型,定义了完成时间T、通信负载L和使用费用C三个优化目标函数,仿真分析了任务数n、任务相关度REV、传输处理速度比RAT、及权重(α、β和γ)对目标函数的影响。结果显示,当n增加至50时,T、L、C分别增加至15.11 s、641 MB和¥443.2;当REV增加至5时,T和L分别增加至20.1 s和1932 MB;当RAT增加至25时,T和L分别增加至11.4 s和1724 MB;α、β和γ分别达到0.8和0.9后,T、L、C的归一化值趋近于1。 展开更多
关键词 光纤传感网 边缘计算 分布式 遗传算法 动态资源调度
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隧道穿越下埋地管线分布式光纤变形及脱空反演分析
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作者 俞奎 章敏 +3 位作者 秦文权 孙静雯 张开翔 宋利埼 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期894-904,共11页
针对隧道开挖引起地下管线变形和局部脱空,基于分布式光纤的感知应变,提出了一种非连续管线的变形反演方法。采用双层Winkler地基梁模型模拟管-土相互作用,考虑接头处弯矩-转角关系,基于差分法和共轭梁法,分别推导了应变已知条件下管线... 针对隧道开挖引起地下管线变形和局部脱空,基于分布式光纤的感知应变,提出了一种非连续管线的变形反演方法。采用双层Winkler地基梁模型模拟管-土相互作用,考虑接头处弯矩-转角关系,基于差分法和共轭梁法,分别推导了应变已知条件下管线位移、转角和土体沉降的反演表达式,对管-土脱空进行了识别。通过与有限元结果的对比,验证了反演理论的合理性和精度。结果表明,接头转动刚度的影响区间基本不受管线弯曲刚度的影响;脱空范围随着管线刚度和土体沉降的增大而增加,当上部土体地基系数较大时,管线主要发生上部脱空,反之,则易发生下部脱空;利用端点和最大应变处双重转角的边界条件,能显著提高反演的抗噪性能。 展开更多
关键词 分布式光纤 地下管线 隧道 双层Winkler地基 反演 界面脱空
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基于有限差分原理的温度场分布式光纤监测与重构方法
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作者 赵悦琦 曾捷 +4 位作者 占俊 朱洋洋 卢睿昕 赵博涵 孙阳阳 《传感技术学报》 北大核心 2025年第7期1174-1181,共8页
及时准确获取燃油控制系统通油管道壳体在不同热载荷加载下的温度响应与分布规律,对于保障航空发动机安全服役,提升飞行品质具有重要意义。基于此,提出了一种基于有限差分原理(FDM)的结构表面温度场重构方法。利用ANSYS有限元方法,开展... 及时准确获取燃油控制系统通油管道壳体在不同热载荷加载下的温度响应与分布规律,对于保障航空发动机安全服役,提升飞行品质具有重要意义。基于此,提出了一种基于有限差分原理(FDM)的结构表面温度场重构方法。利用ANSYS有限元方法,开展了基于数值仿真的重构效果验证。构建了基于高空间分辨率光频域反射型分布式光纤传感器的通油管道壳体温度场监测与重构系统。实验结果表明,管道壳体顶面与侧面对应的温度场重构均方根误差分别为0.68℃和0.87℃。所提方法基于离散温度测点数据,实现了近似全局测量的温度场重构。解决了易燃易爆场合下燃油系统管道温度分布高密度在线监测与反演难题,能够为通油管道壳体结构改型与健康管理提供技术支撑。 展开更多
关键词 结构健康监测 温度场重构 有限差分原理 通油管道壳体 光频域反射型分布式光纤传感器
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光纤点式分布式多传感信号重构方法研究
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作者 常海龙 张丕状 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期864-870,共7页
由于点式光纤传感器节点分布较为随机,存在强噪声干扰,导致重构效果不好。为此,提出一种光纤点式分布式多传感信号重构方法。基于多维函数稀疏表示的剪切波变换策略,实现信号二维稀疏化表示和压缩,去除信号中的强背景噪声。将去噪处理... 由于点式光纤传感器节点分布较为随机,存在强噪声干扰,导致重构效果不好。为此,提出一种光纤点式分布式多传感信号重构方法。基于多维函数稀疏表示的剪切波变换策略,实现信号二维稀疏化表示和压缩,去除信号中的强背景噪声。将去噪处理后的信号局部状态估计结果传输到中心节点,进行局部的状态估计,并使用平均一致性策略取得信号的局部信息量,推断出信号的全局信息量,得到信号全局状态估计结果,实现分布式多传感信号重构。结果表明,所提方法可较为完整地呈现了初始信号的时间信息与频率信息,拟合度在0.96以上,均方根误差均值在0.004 W/m^(2)以下,平均峰值信噪比值为38.74 dB,平均重构时间仅为10.52 s,能有效去除大部分干扰噪声,快速完成多传感信号的重构。 展开更多
关键词 点式分布式光纤传感器 多传感信号 稀疏化表示与压缩 平均一致性策略 信号重构
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飞秒激光加工光纤法布里-珀罗干涉仪高温传感器
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作者 唐前浩 朱一新 +6 位作者 郑怀锦 李生杰 李春波 肖海兵 于永芹 杜晨林 阮双琛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期283-292,共10页
光纤高温传感技术是一种新型的温度测量技术,在工业领域的应用中,不仅要求高温传感器精度高、稳定性好、响应快,而且希望降低传感器的制造成本。目前常见的光纤高温传感器结构过于追求灵敏度的提高而牺牲稳定性,同时,加工工艺复杂,难以... 光纤高温传感技术是一种新型的温度测量技术,在工业领域的应用中,不仅要求高温传感器精度高、稳定性好、响应快,而且希望降低传感器的制造成本。目前常见的光纤高温传感器结构过于追求灵敏度的提高而牺牲稳定性,同时,加工工艺复杂,难以批量制备。针对以上情况,采用飞秒激光微加工,设计并制作了一种基于法布里-珀罗干涉仪的高温光纤传感器。把飞秒激光束聚焦在光纤端面附近刻蚀宽度30μm、深度79μm的微腔,形成光纤法布里-珀罗干涉结构,并测试其高温传感特性。结果表明,最高测量温度可达800℃,高温灵敏度为11.3 pm/℃,线性度达99.7%。该结构具有良好的温度稳定性和重复性,在800℃下测得的最大温度偏差不超过±1.77℃。这种全光纤传感结构具有制造简单、成本低、体积小、可批量生产等优点,在石油勘探和热核反应堆等领域的远程温度测量方面具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 高温传感 光纤传感器 微加工 飞秒激光
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光纤水听器无中继系统的光纤非线性抑制和传输噪声优化
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作者 陈绪兴 《传感技术学报》 北大核心 2025年第4期676-682,共7页
为了解决光纤水听器在无中继传输中难以有效提升入纤功率的问题,分析了影响功率提升的光纤非线性现象,针对调制不稳造成的主要障碍,提出了一种利用负色散光纤进行抑制的方法,并结合低损耗光纤和分布式拉曼放大技术进一步优化了传输链路... 为了解决光纤水听器在无中继传输中难以有效提升入纤功率的问题,分析了影响功率提升的光纤非线性现象,针对调制不稳造成的主要障碍,提出了一种利用负色散光纤进行抑制的方法,并结合低损耗光纤和分布式拉曼放大技术进一步优化了传输链路的损耗性能。通过无中继传输试验验证了降噪效果,实现了光纤水听器阵列离岸130 km无中继远程传输,传输噪声为-97 dB,为构建高可靠的水下传感应用提供了技术基础。 展开更多
关键词 光纤传感 无中继传输 调制不稳 负色散光纤 分布式拉曼放大 低噪声
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基于BOTDA的路基掏空监测传感器设计与性能测试
16
作者 谭春汛 刘婉秋 +1 位作者 孔维姗 刘大聪 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期21-25,共5页
为实现对路基掏空问题的有效监测,文中基于分布式光纤传感技术,设计了一种路基掏空监测传感器。该传感器适用于在水泥混凝土或无机结合料稳定基层下方监测路基掏空,考虑施工环境和道路监测的复杂性,利用变形块和光纤伸缩控制弹簧的组合... 为实现对路基掏空问题的有效监测,文中基于分布式光纤传感技术,设计了一种路基掏空监测传感器。该传感器适用于在水泥混凝土或无机结合料稳定基层下方监测路基掏空,考虑施工环境和道路监测的复杂性,利用变形块和光纤伸缩控制弹簧的组合有效防止了光纤局部断裂,延长传感器使用寿命。为了研究所设计传感器的性能,开展了精度及量程范围的测试和室内模拟监测试验,验证了其在路基掏空监测中的稳定性、耐用性和可靠性。 展开更多
关键词 道路健康监测 路基掏空 道路病害 分布式光纤传感器 布里渊光时域分析技术
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三边承载条件下预应力钢筒混凝土管承载能力的计算模型与试验验证 被引量:2
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作者 窦铁生 董晓农 +3 位作者 董鹏 李炎隆 宁靖华 黎康平 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2024年第6期558-569,共12页
预应力钢筒混凝土管(PCCP)的承载能力计算涉及管芯开裂时的弯矩重分布,是管体结构设计的重要组成部分。本文针对现有计算方法中管芯开裂判定的经验性和现有试验结果中管芯开裂后管体变形的剧烈性问题,提出了三边承载试验下PCCP承载能力... 预应力钢筒混凝土管(PCCP)的承载能力计算涉及管芯开裂时的弯矩重分布,是管体结构设计的重要组成部分。本文针对现有计算方法中管芯开裂判定的经验性和现有试验结果中管芯开裂后管体变形的剧烈性问题,提出了三边承载试验下PCCP承载能力计算模型。模型基于刚性管假设推导了管壁截面的弯矩与轴力系数,采用简化的混凝土应力应变关系作为管芯开裂的判别标准,给出管芯开裂后的管腰处弯矩重分布和管顶(底)处轴力作用线移动的数学表达,开展了基于分布式光纤传感器测量的三边承载试验,并验证了计算方法的合理性。对比验证结果表明,管芯开裂前计算与试验结果基本一致,管芯开裂后计算与实测结果在趋势上相同。本文采用的计算模型与原型试验的对比分析框架,有助于更深入了解PCCP受载变形规律,并在未来用于管体设计参数的确定与优化。 展开更多
关键词 PCCP 计算模型 三边承载试验 分布式光纤传感器 设计参数优化
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基于分布式光纤传感与U-Net网络的复合材料分层损伤定量识别方法 被引量:1
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作者 武湛君 董珊珊 +7 位作者 李建乐 朱明睿 张仕承 刘海涛 孙亮 李汉克 董孜劢 徐浩 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第13期20-27,共8页
结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接... 结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接根据应变分布准确判定损伤的定量信息。另外,分布式光纤传感器数据量大,通过人为分析应变数据识别损伤较为耗时且准确性偏低。为了应对这一挑战,提出了一种基于分布式光纤传感数据与U-Net神经网络的智能损伤识别方法,旨在自动精确识别复合材料中常见的分层损伤。首先,通过有限元仿真构建U-Net神经网络的训练集与验证集;随后进行含分层损伤复合材料板的悬臂加载试验,通过分布式光纤传感器采集结构应变分布数据作为测试集。损伤识别结果表明,U-Net神经网络可以对分层损伤的位置、尺寸与形状进行较为精确的定量识别。 展开更多
关键词 结构健康监测(SHM) 复合材料结构 分布式光纤传感器 深度学习 U-Net神经网络
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基于Sagnac干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器 被引量:2
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作者 杨玉强 张钰颖 +3 位作者 李雨婷 高佳乐 牟小光 毕磊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期120-129,共10页
提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标... 提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标效应的双Sagnac干涉计具有相同的温度灵敏度,但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通光学游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大。由于失谐量越大,游标放大倍率越容易控制和实现,因此,从制备角度上讲,谐波游标效应明显优于普通光学游标效应。该研究可为后续光学游标效应的研究提供重要参考。 展开更多
关键词 光纤传感器 Sagnac干涉计 谐波游标效应 普通游标效应 温度传感
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基于微纳光纤谐振环的温度传感器研究 被引量:2
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作者 夏凤 杨乃凡 +2 位作者 林倩如 杨力凝 刘博 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期224-232,共9页
该项工作制作并验证了基于微纳光纤结型谐振环的高灵敏度且扩大测量范围的温度传感器。在微纳光纤谐振环中产生多个模式并参与谐振,多个模式谐振的光谱相互叠加,形成带包络的游标光谱。通过提取游标光谱的包络线,实现高灵敏度的温度测量... 该项工作制作并验证了基于微纳光纤结型谐振环的高灵敏度且扩大测量范围的温度传感器。在微纳光纤谐振环中产生多个模式并参与谐振,多个模式谐振的光谱相互叠加,形成带包络的游标光谱。通过提取游标光谱的包络线,实现高灵敏度的温度测量,灵敏度高达-10 nm/℃。但计算得到利用游标光谱时的温度测量范围仅约为4℃。为解决测量范围过小的问题,将包络光谱与单一频率组分对应的谐振光谱相结合,使测量范围扩大至约20℃。相比于单一频率组分对应的谐振光谱,利用游标包络光谱实现了灵敏度约1600倍的放大。该方案利用游标效应提高温度测量灵敏度的同时,利用单一频率组分对应的谐振光谱扩大了游标光谱的温度测量范围,提高了传感器的性能和实用性。 展开更多
关键词 光纤传感器 微纳光纤谐振环 游标光谱 温度测量 高灵敏度 测量范围扩展
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