基于分布式光纤光栅阵列的OPGW振动监测技术

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作者 罗啸宇 何光辉 +2 位作者 梁永纯 谢文平 聂铭 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期5023-5028,共6页

为提高输电线路安全监测水平,通过分布式光纤光栅阵列传感技术,对光纤复合架空地线光缆(optical power ground wire,OPGW)的动态运动特性进行实验室测量。结果表明:该技术能有效监测OPGW在模拟微风振动和舞动状态下的动态行为,清晰记录... 为提高输电线路安全监测水平,通过分布式光纤光栅阵列传感技术,对光纤复合架空地线光缆(optical power ground wire,OPGW)的动态运动特性进行实验室测量。结果表明:该技术能有效监测OPGW在模拟微风振动和舞动状态下的动态行为,清晰记录不同振动模式。实验数据揭示,通过提高光栅阵列传感器的空间密度和降低系统低频相位漂移,可进一步提升监测性能。可见,基于光纤布拉格光栅阵列的分布式振动传感技术为OPGW电缆的分布式动态结构健康监测提供了新的技术手段。 展开更多

关键词 架空线缆 微风振动 舞动 分布式光纤振动传感 光纤布拉格光栅阵列传感

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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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分布式光纤振动传感系统中数据采集及信号处理系统设计 被引量：5

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作者 李彩华 滕云田 李小军 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2012年第1期161-167,共7页

本文主要介绍了一套分布式光纤振动传感系统中的数据采集及信号处理系统,该系统设计采用高性能的运算放大电路完成光电信号调理,以高精度差动模数转换器AD9246完成模数转换工作,并选用高性能FPGA作为核心逻辑控制器,并以低功耗的OMAP-L... 本文主要介绍了一套分布式光纤振动传感系统中的数据采集及信号处理系统,该系统设计采用高性能的运算放大电路完成光电信号调理,以高精度差动模数转换器AD9246完成模数转换工作,并选用高性能FPGA作为核心逻辑控制器,并以低功耗的OMAP-L137作为CPU负责振动数据计算、网络通讯等工作,从而使该-OTDR分布式光纤振动传感系统测量范围扩展到25 km范围。本文通过计算相邻测点振动增量方法检测是否发生了振动入侵,提高了分布式光纤振动入侵检测的灵敏度。该设计方法提高分布式光纤振动传感系统的信噪比,使得该系统振动检测灵敏度提高、抗干扰能力增强,因此该分布式光纤振动传感系统可以用于实际工程的振动监控。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感系统 模数转换 信噪比 振动入侵

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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

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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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分布式光纤振动传感系统大传感数据流时间周期压缩与传送技术 被引量：6

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作者 黄新锐 王广祯 +4 位作者 侍海峰 王烁 叶红亮 潘超 孙小菡 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1442-1447,共6页

针对分布式光纤振动传感系统的大传感数据流,提出一种时间周期压缩与传送技术,采用扰动脉冲特征值提取模块对扰动脉冲特征值进行同步提取,并将无关数据剔除,大大压缩了数据量;同时为了便于数据区分,采用复用的方法对特征值进行编码与成... 针对分布式光纤振动传感系统的大传感数据流,提出一种时间周期压缩与传送技术,采用扰动脉冲特征值提取模块对扰动脉冲特征值进行同步提取,并将无关数据剔除,大大压缩了数据量;同时为了便于数据区分,采用复用的方法对特征值进行编码与成帧。实验结果表明,本文提出的数据压缩与传送方法能够有效的获取外界扰动事件的位置和强度信息,且当同一时间仅有一处扰动事件发生的情况下,本文的数据压缩率仅为0.96‰。相比于传统的数据传送方法,本文大大减少了传输的数据量,减轻了通信接口和上位机软件的负担,系统的传感灵敏度和响应速度都得到显著提高。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感 数据压缩 数据编码与成帧 现场可编程门阵列

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基于分布式光纤振动传感的海缆锚害故障检测 被引量：12

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作者 汪洋 周波达 +3 位作者 林晓波 李世强 胡凯 吕安强 《光通信研究》 北大核心 2018年第2期40-43,共4页

为了利用分布式光纤振动传感技术进行光纤复合海底电缆(简称为海缆)锚害故障检测,开展了海缆运行现场的锚害试验。用550吨的货船和1 000kg的船锚模拟了锚砸和拖曳事件,用基于相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)技术的分布式光纤振动传感设备... 为了利用分布式光纤振动传感技术进行光纤复合海底电缆(简称为海缆)锚害故障检测,开展了海缆运行现场的锚害试验。用550吨的货船和1 000kg的船锚模拟了锚砸和拖曳事件,用基于相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)技术的分布式光纤振动传感设备对3.3km三芯海缆内的光纤进行了实时监测,获得了海面平静、锚砸和船锚拖曳3种情况下,光纤振动信号的能量和快速傅里叶变换幅度谱在时间和空间上的分布数据,并对其进行了分析。结果表明,海面平静时能量和幅度都很小,锚砸时能量和幅度会产生短时上升且频率成分丰富,船锚拖曳时能产生较长时间的能量和幅度上升,但频率成分较锚砸少。分布式光纤振动传感技术可有效检测锚害故障。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感技术 海缆 锚害 故障检测

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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：19

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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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采用后向瑞利散射空间差分的周界安防分布式振动监测（英文） 被引量：4

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作者 尚盈 王晨 +4 位作者 王昌 刘小会 孙志慧 倪家升 彭刚定 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期120-125,共6页

提出了应用于周界安防的基于后向瑞利散射光空间差分干涉的光纤分布式振动传感监测方案。环境振动信号引起传感光纤的相位变化,含有相位信息的后向瑞利散射信号注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,实现了后向瑞利散射信号的空间差分干涉,光纤... 提出了应用于周界安防的基于后向瑞利散射光空间差分干涉的光纤分布式振动传感监测方案。环境振动信号引起传感光纤的相位变化,含有相位信息的后向瑞利散射信号注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,实现了后向瑞利散射信号的空间差分干涉,光纤分布式振动传感监测完成相位信号的解调,提高了系统的灵敏度。该系统能够实时监测入侵者的行走路线和速率以及模拟挖掘的距离的判断,实现了15 d B的信噪比以及35 m的探测距离。 展开更多

关键词 分布式振动传感 周界安防 干涉仪 空间差分

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基于双MZ干涉原理的光纤微振动传感器关键技术 被引量：1

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作者 李振威 蒋思尝 +2 位作者 栾敬钊 翟晖 骆健恒 《光通信技术》 北大核心 2020年第9期45-47,共3页

针对市场上分布式光纤振动传感器的定位精度和灵敏度低、误报率高的问题,提出一种基于双马赫-曾德尔(MZ)干涉原理的光纤微振动传感器,介绍了该传感器的结构、相干检测技术和入侵事件模式识别技术。实验结果表明:该传感器的单次触发的探... 针对市场上分布式光纤振动传感器的定位精度和灵敏度低、误报率高的问题,提出一种基于双马赫-曾德尔(MZ)干涉原理的光纤微振动传感器,介绍了该传感器的结构、相干检测技术和入侵事件模式识别技术。实验结果表明:该传感器的单次触发的探测率>99.7%,多次触发的探测率=100%,单次误报率<1%。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感 双马赫-曾德尔干涉 光拍频 相干检测

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面向DVS振动信号识别率提升的特征选择算法研究

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作者 马喆 李玮哲 +5 位作者 张建忠 李健 王婷玉 和祥 杨滨远 张明江 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期228-238,共11页

分布式光纤振动传感(Distributed Optic-fiber Vibration Sensing, DVS)系统可对振动信号实现分布式测量,在实际应用中通常采用模式识别算法对各种振动事件进行识别,然而目前模式识别特征大都固定冗余,不能充分展现振动信号的特性,导致... 分布式光纤振动传感(Distributed Optic-fiber Vibration Sensing, DVS)系统可对振动信号实现分布式测量,在实际应用中通常采用模式识别算法对各种振动事件进行识别,然而目前模式识别特征大都固定冗余,不能充分展现振动信号的特性,导致误报率高的问题。针对上述问题,搭建了一套直接探测结构的DVS系统样机,并提出了基于模拟退火算法和Fisher Score算法相结合的混合式特征选择方法。首先使用Fisher Score算法选取合适的特征初始集合,再将Fisher Score嵌入模拟退火算法的新解产生环节中,实现对入侵振动信号的特征组合整体效果较好的选择。通过实验对算法性能进行验证,结果表明:该算法可以剔除冗余入侵振动信号特征,拥有较快的收敛速度,使系统的识别率由80.23%提升至94.46%。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感 特征提取 模拟退火算法 Fisher Score算法

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基于多尺度一维卷积神经网络的光纤振动事件识别 被引量：30

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作者 吴俊 管鲁阳 +2 位作者 鲍明 许耀华 叶炜 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期76-83,共8页

针对相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)分布式光纤振动传感系统如何对振动事件进行高效准确识别的问题,本文提出了一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS 1-D CNN)的振动事件识别方法。该方法将原始振动信号经过预加重、归一化和谱减降噪的预处... 针对相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)分布式光纤振动传感系统如何对振动事件进行高效准确识别的问题,本文提出了一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS 1-D CNN)的振动事件识别方法。该方法将原始振动信号经过预加重、归一化和谱减降噪的预处理操作后得到的一维信号,直接通过MS 1-D CNN实现端到端的振动信号特征的提取和识别。MS1-DCNN在提取入侵振动信号特征时可兼顾信号时间和频率尺度,利用全连接层(FClayer)和Softmax层完成最终的识别过程,与二维卷积神经网络(2-D CNN)和一维卷积神经网络(1-D CNN)相比减少了待定参数数量。对破坏、敲击和干扰三类目标振动事件的光纤振动传感信号识别结果表明,MS 1-D CNN的识别正确率与2-D CNN相近,达到了96%以上,而处理速度提升一倍,在保持识别性能的前提下,有利于提高振动事件识别的实时性。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感 多尺度一维卷积神经网络 相位敏感光时域反射 振动事件识别 模式识别

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基于Φ-OTDR的煤层气管线外界入侵振动检测系统 被引量：12

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作者 王鹏飞 董齐 +3 位作者 刘昕 王宇 王东 靳宝全 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期144-149,共6页

为实现长距离煤层气管线外界入侵振动检测,采用基于相位敏感型光时域反射原理(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统,融合FPGA与USB2.0技术开展传感数据的实时采集与高速传输,并通过时间-空间二维分析来获得振动信号典型特征,进而实现煤层... 为实现长距离煤层气管线外界入侵振动检测,采用基于相位敏感型光时域反射原理(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统,融合FPGA与USB2.0技术开展传感数据的实时采集与高速传输,并通过时间-空间二维分析来获得振动信号典型特征,进而实现煤层气输送管道危险源的实时检测。实验结果表明,本系统可借助差分信号波峰位置实现精确定位,系统的频率响应范围是可覆盖入侵振动特征频率的1 Hz～3 k Hz,且在4 km和9 km光纤位置处的定位误差均可保持在20 m范围以内,因此本系统可有效检测到输送管道外界入侵振动。 展开更多

关键词 分布式光纤振动传感系统 入侵定位 相位敏感光时域反射计 煤层气输送管道

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