输水管道异常振动的分布式光纤声监测定位方法研究

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作者 韦昊南 商峰 +3 位作者 刘毅 王亦斌 刘乔木 陈东 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期184-193,共10页

分布式光纤声传感技术(DAS)可用于监测输水管道沿程发生的施工破坏、断丝等异常振动事件。然而,该技术在长距离条件下的应用受多个因素限制,且定位精度较低。本文将连续的传感光缆视为点式传感阵列,并应用短时傅里叶变换提出了基于到达... 分布式光纤声传感技术(DAS)可用于监测输水管道沿程发生的施工破坏、断丝等异常振动事件。然而,该技术在长距离条件下的应用受多个因素限制,且定位精度较低。本文将连续的传感光缆视为点式传感阵列,并应用短时傅里叶变换提出了基于到达时差的异常振动定位方法。通过开展原型管道的敲击试验,分析不同类型敲击振动信号传播特征,并对波速和到达时间选取准则对定位误差的影响进行了敏感性分析。结果表明,采用固定阈值的方式得到的定位结果,随选取计算波速的增大,整体偏向敲击位置所在通道的中点;对于混凝土回弹仪的敲击,采用极大值及其比例的方式得到的定位结果整体远离敲击位置所在通道的中点。在选择更小的阈值和波速作为计算参数时,所得定位误差较小,误差范围最小可达±0.1 m,标准差最小为0.09 m。该方法以较大的系统空间分辨率得到了较小的定位误差,为DAS技术在实际工程中的推广应用提供参考。 展开更多

关键词 输水管道 分布式光纤声传感 异常振动 时频分析 定位方法

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浅谈利用分布式光纤系统实现海底油田群的海底电缆在线状态监测

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作者 高嵩淳 杨威达 《石油和化工设备》 2025年第1期34-36,40,共4页

本文描述了分布式光纤系统应用于海底油田群的海底电缆的在线监测,实现长距离海底电缆温度在线监测(DTS)和入侵探测(DAS)。利用海底电缆中的单模光纤作为温度和振动传感器,实时的监测海底电缆温度和外部的扰动情况,能够提高电缆系统的... 本文描述了分布式光纤系统应用于海底油田群的海底电缆的在线监测,实现长距离海底电缆温度在线监测(DTS)和入侵探测(DAS)。利用海底电缆中的单模光纤作为温度和振动传感器,实时的监测海底电缆温度和外部的扰动情况,能够提高电缆系统的安全。 展开更多

关键词 分布式光纤温度测量 分布式光纤振动传感 海底电缆

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分布式光纤火灾探测系统应用研究 被引量：2

3

作者 杨新辉 《中国交通信息化》 2012年第8期111-113,共3页

本文综述了分布式光纤测温技术,并进一步阐述了基于分布式光纤测温技术在隧道火灾消防监测中的应用。在此基础上对所涉及的技术进行了比较,最后对厦蓉高速公路贵州境隧道应用分布式光纤测温技术所取得的成果进行总结。

关键词 分布式光纤 火灾探测系统 应用 光纤测温技术 隧道火灾 高速公路

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一种低误报率的新型光纤分布式振动传感系统 被引量：7

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作者 林文台 梁生 +3 位作者 娄淑琴 盛新志 王鹏 张颜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1845-1848,共4页

针对目前φ-OTDR光纤分布式振动传感器由于散射光波光强不稳定造成误报率较高的问题,文中提出一种φ-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪相结合的光纤分布式振动传感新系统,φ-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪分别对外界振动进行探测,从而降低单一φ-O... 针对目前φ-OTDR光纤分布式振动传感器由于散射光波光强不稳定造成误报率较高的问题,文中提出一种φ-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪相结合的光纤分布式振动传感新系统,φ-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪分别对外界振动进行探测,从而降低单一φ-OTDR探测的误报率。实验研究了φ-OTDR和提出的新的复合结构系统对外界振动探测的误报率,实验结果表明:在复杂环境下,与现有φ-OTDR方案相比,提出的基于φ-OTDR和M-Z干涉仪复合结构的方案可以有效降低系统的误报率,使系统的误报率由单一φ-OTDR的25%降至2%。 展开更多

关键词 光纤分布式振动传感器 Φ-OTDR MACH-ZEHNDER干涉仪 误报率

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基于分布式光纤的隧道环境振动监测系统 被引量：1

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作者 廖志军 朱俊峰 邓文明 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第6期230-235,共6页

为防止城市轨道交通控制保护区内的各类施工作业对隧道结构安全造成影响,需要采用隧道环境振动监测系统对安全隐患进行及时预警。介绍了基于分布式光纤的隧道环境振动监测系统的感应原理和振动信号采集、分析方法。通过现场试验,研究分... 为防止城市轨道交通控制保护区内的各类施工作业对隧道结构安全造成影响,需要采用隧道环境振动监测系统对安全隐患进行及时预警。介绍了基于分布式光纤的隧道环境振动监测系统的感应原理和振动信号采集、分析方法。通过现场试验,研究分析在人为敲击、列车运行、地面车辆行驶、地面施工作业等工况下,基于分布式光纤的隧道环境振动监测系统采集的振动信号,对所采集振动信号的分析结果表明:基于分布式光纤的隧道环境振动监测系统对微振动事件具有比较高的检测灵敏度,通过对时域、频域及能量图等特征分析能够区分不同类型的振动信号,能够对隧道结构安全状态进行有效监测,达到提前预警的目的。 展开更多

关键词 城市轨道交通 隧道环境 振动监测 分布式光纤

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基于分布式光纤振动传感器系统识别海底光电复合缆监测 被引量：4

6

作者 张宇 《现代电子技术》 北大核心 2020年第22期30-35,共6页

随着科学技术的进步,海洋经济成了各国经济发展的关键发展项目。在此过程当中,海底光缆的应用十分广泛,在海上风电、岛屿开发以及石油平台等多种海上项目都需要海底光缆的应用。海底具有较地底更为复杂的环境,如何保证海底光缆安全运行... 随着科学技术的进步,海洋经济成了各国经济发展的关键发展项目。在此过程当中,海底光缆的应用十分广泛,在海上风电、岛屿开发以及石油平台等多种海上项目都需要海底光缆的应用。海底具有较地底更为复杂的环境,如何保证海底光缆安全运行,实时监测海底光缆动态,定位光缆故障点,成为亟须解决的问题。通过分布式光纤振动传感器,借助Φ-OTDR技术,设计海底光电复合缆的监测系统。最终借助时空谱图进行故障点与非故障点的信号变化表征,实现海底光缆故障点的实时监测与定位。 展开更多

关键词 海底光缆 光缆监测 系统设计 分布式光纤振动传感器 故障点识别 定位监测

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φ-OTDR全分布式光纤振动传感系统的车辆识别方法改进 被引量：6

7

作者 熊显名 崔向良 《激光杂志》 北大核心 2018年第6期70-73,共4页

相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）全分布式光纤振动传感系统,在对车辆信号识别过程中所采用的幅度差分法存在着识别率低的问题。为了克服这一问题,将车辆识别方法改进为基于BP神经网络的识别算法。该算法首先利用φ-OTDR系统采集瑞利后... 相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）全分布式光纤振动传感系统,在对车辆信号识别过程中所采用的幅度差分法存在着识别率低的问题。为了克服这一问题,将车辆识别方法改进为基于BP神经网络的识别算法。该算法首先利用φ-OTDR系统采集瑞利后向散射光信号,从中提取出车辆振动信号,然后通过主成分分析法（PCA）对振动信号进行降维和特征提取,最后利用BP神经网络模型对高速公路上的车辆进行识别。实验结果表明：利用BP神经网络算法对车辆进行识别,识别率可以达到98.33%。 展开更多

关键词 全分布式光纤振动传感系统 Φ-OTDR BP神经网络 幅度差分法

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基于分布式光纤的隧道振动监测系统试验研究 被引量：1

8

作者 张浩 《高速铁路技术》 2022年第1期64-71,共8页

运营期隧道突发事件发生频率的不断增高对隧道的健康监测提出了挑战。目前,国内铁路隧道对突发事件自动化监测的研究仍处于初期阶段。为验证京雄高速铁路隧道基于分布式光纤的振动监测系统的实施效果,本文开展了钻机打孔、挖掘机铲土、... 运营期隧道突发事件发生频率的不断增高对隧道的健康监测提出了挑战。目前,国内铁路隧道对突发事件自动化监测的研究仍处于初期阶段。为验证京雄高速铁路隧道基于分布式光纤的振动监测系统的实施效果,本文开展了钻机打孔、挖掘机铲土、工程车辆行驶和隧道内落石等振动事件的模拟试验。结果表明:该监测系统对振动事件具有较高的灵敏度,通过时、频域分析方法可短时间确定振动事件的发生位置,定位精度较高,满足工程对突发事件准确定位的需求。 展开更多

关键词 高速铁路 隧道 分布式光纤 振动监测 模拟试验 频域分析

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基于分布式光纤相位敏感信号分类的油气管道振动检测研究

9

作者 徐彩军 王芳 +1 位作者 张世杰 于漫漫 《市场监管与质量技术研究》 2024年第1期23-27,46,共6页

针对穿跨越油气管道人工巡检困难的问题,文中采用分布式光纤实时监测管道状态,对振动信号进行分类,识别管道振动源。提出改进的秃鹰搜索算法和光纤振动信号特征提取方法,并基于神经网络对分布式光纤相位敏感信号进行分类和识别。实验结... 针对穿跨越油气管道人工巡检困难的问题,文中采用分布式光纤实时监测管道状态,对振动信号进行分类,识别管道振动源。提出改进的秃鹰搜索算法和光纤振动信号特征提取方法,并基于神经网络对分布式光纤相位敏感信号进行分类和识别。实验结果显示,文中提出的Ct-GBES-BPNN分类模型具有良好的分类识别效果,可为保障穿跨越油气管道安全提供支撑。 展开更多

关键词 分布式光纤 相位敏感信号 油气管道 特征提取 振动识别

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基于知识图谱的分布式光纤振动传感技术现状与发展分析

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作者 陈钻 何国军 +1 位作者 刘翔 荣玉杰 《数字技术与应用》 2024年第6期181-184,共4页

分布式光纤振动传感技术是基于光时域反射(OTDR)技术的一种传感技术,而基于相位敏感型的光时域反射技术(Φ-OTDR)系统具有灵敏度高、抗腐蚀、抗电磁干扰等特性,而且Φ-OTDR系统定位精度高、成本较低、数据处理相对简单、监控距离长。因... 分布式光纤振动传感技术是基于光时域反射(OTDR)技术的一种传感技术,而基于相位敏感型的光时域反射技术(Φ-OTDR)系统具有灵敏度高、抗腐蚀、抗电磁干扰等特性,而且Φ-OTDR系统定位精度高、成本较低、数据处理相对简单、监控距离长。因此,基于Φ-OTDR的分布式光纤振动传感技术愈发受欢迎,在边界安防、管道监测、结构健康监测、地震波勘探等领域与整合,将其转化为简单、清晰的“实体、关系、实体”的三元组,最后聚合大量知识,从而实现知识的快速响应与推理。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感 光时域反射技术 OTDR 知识图谱 相位敏感 传感技术 结构健康监测 管道监测

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准分布式光纤振动传感系统信号增益均衡及稳定技术 被引量：1

11

作者 黄新锐 侍海峰 +4 位作者 王广祯 王烁 李明铭 潘超 孙小菡 《电子器件》 CAS 北大核心 2016年第3期558-563,共6页

针对准分布式光纤振动传感系统的各传感通道的增益差异,提出一种基于PI算法的多路信号增益均衡及稳定技术。通过合理设置算法的调节时间,确保传感系统正常工作的同时,消除了因光波偏振、相位等参数缓慢变化引起的增益变化。实验结果表明... 针对准分布式光纤振动传感系统的各传感通道的增益差异,提出一种基于PI算法的多路信号增益均衡及稳定技术。通过合理设置算法的调节时间,确保传感系统正常工作的同时,消除了因光波偏振、相位等参数缓慢变化引起的增益变化。实验结果表明,四通道的复用系统,不同通道的最大增益差是1.6 V;每个通道增益波动幅度最大是2.3 V,波动周期是0.23 h。选取合适的PI控制器参数KP=0.01,KI=0.1,此时,PI算法的调节时间大约为4 s,增益波动幅度小于0.2 V。 展开更多

关键词 准分布式光纤振动传感系统 增益均衡 PI算法 时分复用

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基于MEEMD-HHT的分布式光纤振动传感系统信号特征提取方法 被引量：18

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作者 于淼 张耀鲁 +1 位作者 徐泽辰 何禹潼 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期200-211,共12页

实际应用中,分布式光纤振动传感系统所测信号多为非平稳随机信号,对其进行模式识别的关键是准确获取信号的幅值-时间-频率瞬时特征。现有的相关研究表明,经验模态分解EMD方法结合希尔伯特变换可获得所测信号中固有模态分量的瞬时能量和... 实际应用中,分布式光纤振动传感系统所测信号多为非平稳随机信号,对其进行模式识别的关键是准确获取信号的幅值-时间-频率瞬时特征。现有的相关研究表明,经验模态分解EMD方法结合希尔伯特变换可获得所测信号中固有模态分量的瞬时能量和瞬时频率,但存在模态混叠问题,后续改进的总体经验模态分解EEMD方法存在伪分量,重构误差大,互补经验模态分解CEEMD方法减小了重构误差的同时增加了运算量,无法保证特征提取与分类的效率与准确性。文中基于改进型经验模态分解方法结合希尔伯特变换MEEMD-HHT方法实现分布式光纤振动传感系统的特征提取,引入的排列熵的评价机制优化了分解过程中随机噪声迭代次数,通过仿真分析与实验对比,验证了该方法可有效解决上述方法中存在的问题,使系统在处理时间、特征准确度等性能皆有提高。实验结果表明,所提出的方法对于单频振动信号平均特征提取准确率达99.2%;对于混频振动信号平均特征提取准确率达98.1%,相对于EMD和CEEMD分别提高15.6%和7%,算法平均耗时最短,为3.825 9 s,为分布式光纤振动传感系统的信号特征提取提供了一种可靠、高效的方法。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感 MEEMD HILBERT变换 振动信号特征提取

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分布式光纤振动传感技术及发展动态 被引量：19

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作者 朱燕 代志勇 +2 位作者 张晓霞 刘宏明 黄春阳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1072-1075,共4页

从工程结构安全监测到输油管线的维护以及地震监测,振动传感器发挥着重要作用,可以实现以往需要大量人力物力和时间的监测。而分布式光纤振动传感器具有许多优于传统振动传感器的地方,应用前景广阔,近年来成为光纤传感领域的研究热点。... 从工程结构安全监测到输油管线的维护以及地震监测,振动传感器发挥着重要作用,可以实现以往需要大量人力物力和时间的监测。而分布式光纤振动传感器具有许多优于传统振动传感器的地方,应用前景广阔,近年来成为光纤传感领域的研究热点。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器的实现方法与相关技术,并展望了分布式振动传感技术未来的发展方向和应用领域。 展开更多

关键词 光纤光学 分布式光纤振动传感 干涉 光时域反射

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基于分布式振动光纤和压力传感技术的管道爆管预警方法 被引量：11

14

作者 朱新民 陈春浩 +2 位作者 卢正超 金可礼 商峰 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2016年第12期82-86,共5页

国内某调水工程的玻璃钢夹砂管(RPMP)出现多次爆管,为此开展了压力输水管道渗漏连续监测技术与爆管预警系统的研究。研究表明:采用基于-OTDR原理的分布式振动光纤监测系统和准分布式光纤光栅压力传感系统能够对埋地压力管道进行泄漏... 国内某调水工程的玻璃钢夹砂管(RPMP)出现多次爆管,为此开展了压力输水管道渗漏连续监测技术与爆管预警系统的研究。研究表明:采用基于-OTDR原理的分布式振动光纤监测系统和准分布式光纤光栅压力传感系统能够对埋地压力管道进行泄漏连续监测和泄漏点的定位,起到爆管预警作用。所得成果为压力管道爆管预警的研究提供参考。 展开更多

关键词 爆管预警 分布式振动光纤 水压计 监测 预警

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分布式光纤安防系统传感和定位技术研究 被引量：21

15

作者 罗光明 张春熹 +1 位作者 马宗峰 蓝天 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第3期327-329,333,共4页

提出了一种基于马赫-泽德(M-Z)干涉仪原理的分布式光纤振动传感与定位的技术,该技术可实时检测整个光纤沿线发生的振动信息,并利用该技术设计了一种安防报警系统。分析了该系统的定位工作原理,理论分析和模拟实验表明系统具有很高的检... 提出了一种基于马赫-泽德(M-Z)干涉仪原理的分布式光纤振动传感与定位的技术,该技术可实时检测整个光纤沿线发生的振动信息,并利用该技术设计了一种安防报警系统。分析了该系统的定位工作原理,理论分析和模拟实验表明系统具有很高的检测灵敏度。在总长度为18.46 km的光纤上进行了实验,系统实时地给出振动的位置,平均定位误差为42 m,将光源功率增至300μW,可对长度26 km的光纤上的振动信号进行定位。 展开更多

关键词 分布式光纤传感器 微振动 马赫-泽德(M—Z)干涉仪 定位

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分布式光纤振动传感系统在长输管道防挖掘破坏的应用 被引量：3

16

作者 牟越 《石化技术》 CAS 2022年第10期192-193,196,共3页

分布式光纤振动传感技术利用与管道同沟敷设的通信光缆作为振动传感器,对长输管道第三方破坏事件进行预警。建立了多维度分析模型,经过机器自学习和模式特征库的迭代调整,模式识别准确率大幅度提高。

关键词 分布式光纤传感 长输管道 第三方破坏 模式识别 振动源定位

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单点振动激励下分布式光纤声传感系统的响应特点 被引量：2

17

作者 张静 杜新民 +4 位作者 何嘉骥 谢丰权 韩林茂 薛骁 黄慰忠 《光电技术应用》 2021年第4期55-59,共5页

基于相干光时域反射技术的分布式光纤声传感系统是检测环境振动的重要工具,但系统响应受干涉光强波动干扰,给定量检测带来困难。针对单频连续点振源这一较为典型的传感场景,研究商用相干光时域反射系统的响应特性。实验表明,系统可以准... 基于相干光时域反射技术的分布式光纤声传感系统是检测环境振动的重要工具,但系统响应受干涉光强波动干扰,给定量检测带来困难。针对单频连续点振源这一较为典型的传感场景,研究商用相干光时域反射系统的响应特性。实验表明,系统可以准确探测振动的位置和中心频率。实验探索了两种信号处理方法。信号频谱的时域平均可以还原出响应和振幅间的线性关系;一定范围内的空间域响应分布保留了振动强度分布特点。两种方法都较好地克服了信号波动的影响,将有助于系统实现更为精确一致的测量。 展开更多

关键词 分布式声传感 振动探测 光纤传感 相干光时域反射

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分布式光纤在线监测系统在供热管网中的应用分析 被引量：1

18

作者 冯舸 李璟旭 储晟 《区域供热》 2021年第5期87-93,共7页

分布式光纤在线监测系统是一项在供热领域集合了先进的分布式光纤监测技术、无线通信技术、地理信息系统、在线诊断分析系统的综合技术应用型创新。利用分布式光纤监测技术实现多参量(温度、振动)的实时、无盲区、全时段监测;无线通信... 分布式光纤在线监测系统是一项在供热领域集合了先进的分布式光纤监测技术、无线通信技术、地理信息系统、在线诊断分析系统的综合技术应用型创新。利用分布式光纤监测技术实现多参量(温度、振动)的实时、无盲区、全时段监测;无线通信技术把现场实时监测数据远程传输至远端监控室;基于地理信息系统建立供热管网地理信息管理系统,进行数据的显示和预警信号的发布;开发在线诊断分析系统可以快速、精确地定位热力管网泄漏位置,对热力管网周围的多类作业可能产生的影响进行预警,对外力破坏事件防患于未然;建立供热管网历史数据库,对供热管网的健康发展趋势进行预判,为创建标准积累数据。能够满足长距离、大范围、多场景下的供热管网在线诊断分析需求。 展开更多

关键词 供热管网 分布式光纤 温度 振动 监测 预判

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一种便携式分布式光纤IQ数据采集系统 被引量：1

19

作者 熊显名 王伟 荣琪 《光通信技术》 北大核心 2019年第9期43-47,共5页

针对传统分布式光纤IQ数据采集系统存在信噪比低、价格昂贵和仪器笨重的不足,设计了一种以现场可编程阵列(FPGA)为主控的分布式光纤IQ数据采集系统。利用硬件编程实现信号幅值解调和触发采样的方式,并通过改进系统的差分累加算法,经压... 针对传统分布式光纤IQ数据采集系统存在信噪比低、价格昂贵和仪器笨重的不足,设计了一种以现场可编程阵列(FPGA)为主控的分布式光纤IQ数据采集系统。利用硬件编程实现信号幅值解调和触发采样的方式,并通过改进系统的差分累加算法,经压电陶瓷(PZT)模拟振动实验测得该振动检测系统的信噪比可达13.3dB左右。该系统解决了数据量大的问题,同时降低了系统成本,提高了信噪比。 展开更多

关键词 分布式光纤 现场可编程阵列 数据采集 振动检测

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浅谈分布式光纤传感技术判断海底电缆的埋深状态 被引量：1

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作者 高嵩淳 杨威达 《石油和化工设备》 CAS 2024年第8期22-25,共4页

本文描述了分布式光纤系统如何评估长距离海底电缆的埋深状态和是否裸露。使用分布式温度传感技术(DTS)和分布式声音传感技术(DAS),以及机器学习探测海底电缆的埋深状态。目前分布式温度传感技术和分布式声音传感技术已经被广泛应用于... 本文描述了分布式光纤系统如何评估长距离海底电缆的埋深状态和是否裸露。使用分布式温度传感技术(DTS)和分布式声音传感技术(DAS),以及机器学习探测海底电缆的埋深状态。目前分布式温度传感技术和分布式声音传感技术已经被广泛应用于海底电缆的永久监测,包括故障检测,外部声音扰动。使用DAS和DTS系统获得高质量的数据,通过特征处理可以训练神经网络来确定电缆的直埋状态。 展开更多

关键词 分布式光纤温度测量 分布式光纤振动传感 海底电缆 埋深状态

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