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基于分布式光纤传感的输电线路覆冰预警研究
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作者 王帅 徐钦云 林胜海 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期481-487,共7页
为实现输电线路覆冰状态的定量监测,采用理论建模和模拟实验的方法,基于布里渊散射原理和悬垂线缆的力学分析,推导布里渊频移和覆冰厚度的关系,并通过模拟实验验证该关系的准确性。研究结果表明,覆冰厚度和布里渊频移呈单调递增关系,在... 为实现输电线路覆冰状态的定量监测,采用理论建模和模拟实验的方法,基于布里渊散射原理和悬垂线缆的力学分析,推导布里渊频移和覆冰厚度的关系,并通过模拟实验验证该关系的准确性。研究结果表明,覆冰厚度和布里渊频移呈单调递增关系,在实验条件下,覆冰厚度测量误差为12.48%,覆冰预警的应变阈值区间为1.5×10^(-3)ε~2.0×10^(-3)ε,直接观测输电线路的应变值可简化覆冰预警流程。研究结论可为分布式光纤传感技术在输电线路覆冰监测的工程应用提供参考。 展开更多
关键词 输电线路 分布式光纤传感 布里渊光时域反射仪 光纤应变 覆冰预警 布里渊频移 定量监测
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一种局部受激布里渊光时域反射系统最优探测距离自动识别方法 被引量:1
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作者 陈奕 高波 +7 位作者 付林林 王笑微 朱海军 刘江涛 钟振涛 李拥政 郭林峰 徐小敏 《光子学报》 北大核心 2025年第3期43-56,共14页
工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态,以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小,如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下,最大程度发挥系统检测性能,是紧凑型中低成本布里... 工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态,以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小,如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下,最大程度发挥系统检测性能,是紧凑型中低成本布里渊光时域反射系统在工程应用中值得研究的问题。提出一种基于短时傅里叶变换的自动识别光纤沿线受激布里渊散射的光电路解调方案以及信号处理方法,以确定局部受激布里渊光时域反射系统最优传感距离。在实验中,对2000 m的光纤进行测量,设置脉冲宽度为20 ns,使用20 kHz的脉冲频率,识别到受激布里渊散射位置为1230.2 m,并通过布里渊频移实验数据验证了该方法的有效性。此外,还对不同脉冲宽度、频率和光纤长度进行了实验。通过实验研究进一步明确了紧凑型低成本局部受激布里渊光时域反射系统中传感光纤的有效受激区域和最佳传感使用距离,增强了布里渊光时域反射系统的工程实用性。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊光时域反射 短时傅里叶变换 自发布里渊散射 受激布里渊反射
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基于G-S混合编码的分布式单模光纤测温方法研究
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作者 李昭旭 王宇 +3 位作者 郭欣明 刘昕 白清 靳宝全 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第1期244-252,共9页
为了减少分布式单模光纤温度传感系统的测温误差,文中提出了一种基于Golay-Simplex混合编码的单模光纤温度测量方法。首先将4路G码进行S码变换实现了12路G-S混合编码调制,再依次对12路编码输出信号进行S码解码处理与G码解码处理,并采用... 为了减少分布式单模光纤温度传感系统的测温误差,文中提出了一种基于Golay-Simplex混合编码的单模光纤温度测量方法。首先将4路G码进行S码变换实现了12路G-S混合编码调制,再依次对12路编码输出信号进行S码解码处理与G码解码处理,并采用累加平均与小波变换进行了测温曲线降噪,验证了G-S混合编码的编码增益为G码与S码的编码增益乘积。对比实验结果表明,在30 km单模光纤长度、50 ns脉宽与64 bit编码长度的条件下,G-S混合编码测温系统的反斯托克斯信号幅值曲线波动范围较小,且在整个光纤长度内信噪比较大,信噪比高于Golay码编码测温系统和单脉冲测温系统。G-S混合编码的稳态测温误差可从单脉冲系统的±7.3℃优化至±2.5℃,优于Golay编码分布式拉曼光纤测温系统的测温误差±3.9℃。而空间分辨率可保持为5 m,证明了G-S混合编码在长距离单模光纤测温方面的有效性,有望为水利大坝渗漏温变等基础设施状态的融合感知提供有效的技术解决方案。 展开更多
关键词 光纤温度传感 拉曼光时域反射 脉冲编码 G-S混合编码 测温误差
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地铁地下车站装配式结构施工受力特征监测分析
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作者 洪成雨 林楷哲 +5 位作者 饶伟 陈湘生 邱桐 张斌 戴继 贾科 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第3期511-520,共10页
为解决地铁地下车站装配式结构质量与尺寸大、施工工况多,极易导致结构的变形和应力集中造成的损伤问题,基于高精度、高空间分辨率分布式OFDR技术,对地下装配式结构侧墙内部连续空间的应变进行监测,探索侧墙、顶板、相邻块的拼装,以及... 为解决地铁地下车站装配式结构质量与尺寸大、施工工况多,极易导致结构的变形和应力集中造成的损伤问题,基于高精度、高空间分辨率分布式OFDR技术,对地下装配式结构侧墙内部连续空间的应变进行监测,探索侧墙、顶板、相邻块的拼装,以及车站顶部回填土在多种施工工况下对侧墙内部变形特征的影响;量化分析不同施工工况对侧墙应变场与弯矩分布特征的影响规律,探究多种施工工况对侧墙结构中部与端部弯矩的贡献度,总结地铁地下车站装配式结构高风险点对应的施工工况。研究结果表明:1)侧墙在拼装与顶部回填土阶段呈现较明显的压弯效应,顶部回填土施工阶段为装配式侧墙结构的最不利工况。2)支撑倒换与侧壁回填工序会增大侧墙结构的弯矩,平均增幅分别为42.8%与19.3%;顶部土体回填期间,B1、B2侧墙最大弯矩分别较前一阶段增长510%、252%。3)侧墙两端与中部弯矩随拼装与回填土工况的进行而不断增大,产生明显弯曲效应。顶部回填土阶段对中部、顶部、底部的弯矩平均贡献度分别为70.4%、69.4%、55.1%;由于上部回填土对侧墙弯矩贡献度最大,回填土施工阶段需要关注上部回填土压力对拼装车站侧墙结构受力的影响。 展开更多
关键词 地铁 地下车站 装配式结构 光频域反射技术 施工工况 受力特征
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基于类内类间距离和AdaBoost-SCN的分类识别方法
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作者 赵怀亮 杨润平 +4 位作者 赵少华 苏润梅 陈林毓 尚秋峰 姚国珍 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期29-33,共5页
为提高输电线路覆冰监测的识别准确率和实时性,提出了一种基于类内类间距离与自适应增强随机配置网络(Ada Boost-SCN)的分类识别方法。首先,对相位敏感光时域反射仪相位信号进行类内距离和类间距离的联合评估,通过评分策略实现全特征向... 为提高输电线路覆冰监测的识别准确率和实时性,提出了一种基于类内类间距离与自适应增强随机配置网络(Ada Boost-SCN)的分类识别方法。首先,对相位敏感光时域反射仪相位信号进行类内距离和类间距离的联合评估,通过评分策略实现全特征向量的降维筛选,从而提取关键敏感特征;随后,采用Ada Boost-SCN算法进行覆冰等级分类,该算法以随机配置网络作为基分类器,通过迭代优化构建强分类模型。实验结果表明,该方法在测试集上的平均识别准确率达到94.7%,相比传统方法提高了2%~5%,计算用时从0.54 s降低至0.32 s。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射仪 光纤传感 特征选择
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面向分布式光纤传感的光调频连续波生成技术(特邀)
6
作者 张乔峰 谢玮霖 +6 位作者 赵志远 刘兆珩 王亚鹏 杨强 王聪凡 郑祥 董毅 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期86-104,共19页
光频域反射技术是一种具有代表性的分布式光纤传感技术,其具有长距离、高分辨、高精度、抗电磁干扰等特点,可在连续时空上实现各类参量的测量和传感,在诸多应用领域展现出具有吸引力的潜力。该技术的核心与影响其性能的关键在于高相干... 光频域反射技术是一种具有代表性的分布式光纤传感技术,其具有长距离、高分辨、高精度、抗电磁干扰等特点,可在连续时空上实现各类参量的测量和传感,在诸多应用领域展现出具有吸引力的潜力。该技术的核心与影响其性能的关键在于高相干、低相噪、高线性、宽扫频范围的线性扫频光调频连续波的生成。当前,以直接调制或外部调制为主的线性扫频光调频连续波生成方法主要面临宽扫频范围和高相干性、低相频噪声难以兼得的难题。聚焦于线性扫频光调频连续波生成技术,从光频域反射技术的典型结构和工作原理出发,分析了扫频范围、相频噪声和扫频非线性等因素对核心测量性能的影响。针对以上影响因素,以扫频范围拓展以及相频噪声抑制和相干性增强两方面为切入点,系统性地介绍了相关技术路线、原理和国内外研究进展。其中,对光锁相环技术做了重点介绍,总结了各类技术路线和方法的特点,并对潜在挑战和发展趋势进行了总结与展望。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 光调频连续波 光频域反射 激光雷达 光锁相环
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基于反射系数的电缆故障定位及评估优化算法
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作者 金琰 胡钰骁 +3 位作者 石超群 何光华 王昱力 徐阳 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2436-2446,共11页
频域反射法(frequency domain reflection,FDR)对阻抗变化微弱的缺陷或故障具有良好的检测与定位能力,在电缆故障诊断领域得到了广泛的应用,然而近年来现场经验表明该方法尚不能解决判断故障类型与严重程度的问题。针对以上问题,该文基... 频域反射法(frequency domain reflection,FDR)对阻抗变化微弱的缺陷或故障具有良好的检测与定位能力,在电缆故障诊断领域得到了广泛的应用,然而近年来现场经验表明该方法尚不能解决判断故障类型与严重程度的问题。针对以上问题,该文基于频域-空间域积分变换,提出了一种提升电缆故障定位能力,评估故障类型与严重程度的优化算法。首先利用光孤子在光纤通信等领域中的良好自维持性,向电缆频域反射信息中调制其频谱信息,其次定义衰减算子对频谱信息及积分核函数进行衰减补偿,设置Chebyshev窗函数削弱待测频谱低频成分。该方法在保证高检测灵敏度及定位精度的同时实现了电缆异常处阻抗不匹配类型的判别,根据定位曲线中反射信息的幅值进一步评估其故障严重程度。研究在10 kV电缆模拟线路中进行了不同失配程度的感性、容性故障及中间接头的仿真验证;分别对同轴电缆、10 kV电缆实验线路及已投运的5 km 110 kV电缆线路进行实测,结果表明其定位精度误差<2%,能够准确判断故障类型并评估其严重程度。 展开更多
关键词 电缆故障定位 频域反射 光孤子 衰减补偿 状态评估
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光纤耦合器精细结构的热激励表征及缺陷分析(特邀)
8
作者 张登峰 温坤华 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期287-293,共7页
光纤耦合器广泛应用于光通信、光传感、航空航天、能源、交通、医疗等领域中,其性能与可靠性直接决定了各类光纤系统的性能。提出了一种光纤耦合器内部精细结构测试与缺陷分析方法。通过对光纤耦合器加载较宽范围的温度激励,将器件内部... 光纤耦合器广泛应用于光通信、光传感、航空航天、能源、交通、医疗等领域中,其性能与可靠性直接决定了各类光纤系统的性能。提出了一种光纤耦合器内部精细结构测试与缺陷分析方法。通过对光纤耦合器加载较宽范围的温度激励,将器件内部不可见的精细结构转换为光纤所受的热应变分布;再使用光频域反射计以毫米级的超高空间分辨率观测光纤沿线应变,进而反演光纤耦合器内部结构,并进一步通过应变分布畸变特征识别胶层缺陷,实现器件缺陷分析与质量评价。该方法具有高精度、无损的优势,且能够广泛适用于光纤耦合器、波分复用器等众多无源器件,为其缺陷成因分析、失效机理研究提供了有效测试手段,可以支撑其器件性能与可靠性的进一步提升。 展开更多
关键词 光无源器件 光频域反射计 精细结构测量 无损检测
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频域多径效应下光纤通信网络信号自适应干扰抑制
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作者 冯彩英 王晓惠 王彩峰 《激光杂志》 北大核心 2025年第5期184-188,共5页
光纤中的色散效应会导致不同频率的光信号以不同的速度传播,在这种频域多径效应下,通信信号的幅度和相位发生波动,出现码间干扰,从而引起信号的展宽和失真,降低了通信信号的质量。为此,提出频域多径效应下光纤通信网络信号自适应干扰抑... 光纤中的色散效应会导致不同频率的光信号以不同的速度传播,在这种频域多径效应下,通信信号的幅度和相位发生波动,出现码间干扰,从而引起信号的展宽和失真,降低了通信信号的质量。为此,提出频域多径效应下光纤通信网络信号自适应干扰抑制研究。根据滤波器抽头系数,计算判决反馈均衡器输出光纤通信信号均衡处理结果的误差,将其作为冲激响应和时间偏移函数的输入,并引入傅里叶变换,设置无码间干扰条件,采用判决反馈均衡器来补偿信道冲激响应,使得整个光纤通信网络的频谱趋于相对平坦,有效抵消由于色散效应和码间干扰引起的信号失真,采用递归最小二乘法自适应调整滤波器抽头系数,获取均衡器最佳系数,从而有效抑制光纤通信网络的频域多径效应下的码间干扰。实验结果表明,所提方法干扰抑制能力强,可有效提升通信信号质量。 展开更多
关键词 频域多径效应 光纤通信网络 通信信号 码间干扰 遗忘因子
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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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基于虚拟噪声电平的分布式光纤振动传感系统性能优化
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作者 王子豪 冯玉祥 +1 位作者 刘志凯 吕立冬 《光学精密工程》 北大核心 2025年第12期1842-1852,共11页
分布式光纤振动传感系统通常采用相对强度比值法进行事件识别和定位,该算法忽略了噪声电平对系统动态范围的影响,从而制约系统定位精度和动态范围的提升。本文研究在保证系统定位精度条件下噪声电平的大小与系统动态范围的关系,在光时... 分布式光纤振动传感系统通常采用相对强度比值法进行事件识别和定位,该算法忽略了噪声电平对系统动态范围的影响,从而制约系统定位精度和动态范围的提升。本文研究在保证系统定位精度条件下噪声电平的大小与系统动态范围的关系,在光时域反射信号中加入与信号近零幅值均值电压相关的虚拟噪声电平,提出一种基于虚拟噪声电平的系统性能优化算法。实验搭建了相位敏感光时域反射系统,采用50 ns的激光脉冲,在长约15 km的被测光纤上进行振动事件定位测试,基于虚拟噪声电平优化算法,将原始的光时域反射数据减去噪声电平,再分别加入幅值为信号近零幅值均值的25%,50%,75%,100%,125%,150%,175%和200%的虚拟噪声电平,最终确定系统动态范围和振动信号信噪比总体最优时的虚拟噪声电平,即噪声电平的幅值约为信号近零幅值均值的75%,与传统的相对强度比值法比较,系统的动态范围提升了11.26 dB,虚拟噪声电平的引入通过降低幅值近零位置的灵敏度从而提升系统的性能。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 光时域反射 振动监测 动态范围 虚拟噪声
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光频域反射中光源非理想调谐误差仿真分析与补偿方法(特邀)
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作者 张傲岩 张玮轩 +3 位作者 程琳淇 冯昆鹏 党竑 沈平 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期294-303,共10页
光频域反射(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)技术因其高空间分辨率和高动态范围的优点得到了广泛地研究。针对OFDR系统中光源相位非理想调谐所引起的OFDR精度退化问题,文中在对可调谐激光光源可能的相位非理想调谐形式进... 光频域反射(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)技术因其高空间分辨率和高动态范围的优点得到了广泛地研究。针对OFDR系统中光源相位非理想调谐所引起的OFDR精度退化问题,文中在对可调谐激光光源可能的相位非理想调谐形式进行分析的基础上,结合对实测的光源相位调谐曲线,探究了不同的非理想调谐形式对分布式应变解调结果的影响。研究结果同时指出,利用辅助干涉仪插值重采样的常规补偿方法能够有效补偿多项式非理想调谐形式所引起的精度退化,但无法消除光源初始相位随机抖动的影响。在此基础上,进一步探究了利用深度学习,对相位非理想调谐造成的残余影响进行二次补偿的可行性。 展开更多
关键词 光频域反射 可调谐激光光源 非线性调谐 相位噪声
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Raman散射线型光纤感温火灾探测器的优化设计 被引量:3
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作者 严洪 姜明武 徐海峰 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2009年第11期834-837,共4页
分析了分布式光纤温度传感技术在火灾探测报警领域的应用特性和系统优化设计方案,介绍了光时域反射技术以及光纤中的Raman散射测温原理。设计开发了AT810线型光纤感温火灾探测器基于专用算法处理芯片ASIC和PowerPC处理器的实时数据采集... 分析了分布式光纤温度传感技术在火灾探测报警领域的应用特性和系统优化设计方案,介绍了光时域反射技术以及光纤中的Raman散射测温原理。设计开发了AT810线型光纤感温火灾探测器基于专用算法处理芯片ASIC和PowerPC处理器的实时数据采集处理系统,采用嵌入式硬件系统和基于嵌入式linux的软件平台优化系统硬件和软件性能,并对感温光缆进行优化设计,提高了系统的稳定性及可靠性。 展开更多
关键词 光纤温度传感器 光时域反射 raman散射 火灾探测
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色散缓变光纤中Raman孤子自频移效应的研究
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作者 文双春 《激光杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期34-35,40,共3页
利用绝热扰动法研究了色散缓变光纤中Raman孤子自频移效应,得到了色散缓变光纤中Raman孤子自频移的表达式。结果表明:光纤色散变化率存在一个可以有效抑制孤子自频移的阈值,当光纤色散变化率大于这个阈值时,色散缓变光纤... 利用绝热扰动法研究了色散缓变光纤中Raman孤子自频移效应,得到了色散缓变光纤中Raman孤子自频移的表达式。结果表明:光纤色散变化率存在一个可以有效抑制孤子自频移的阈值,当光纤色散变化率大于这个阈值时,色散缓变光纤可以抑制孤子自频移,而当光纤色散变化率小于这个阈值时,色散缓变光纤不仅不能抑制孤子自频移,反而加剧孤子自频移。 展开更多
关键词 raman弧子 自频移 色散缓变光纤 光弧子
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荷载作用下砂土边坡-管道相互作用试验研究 被引量:2
15
作者 喻文昭 朱鸿鹄 +3 位作者 王德洋 谢天铖 裴华富 施斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1309-1320,共12页
随着我国西气东输、南水北调等重大工程的快速推进,埋地管道不可避免地会穿越高陡山区,并受到区域地形地貌的影响,而关于边坡-管道相互作用机制的认识还相对滞后,相关研究亟需加强。基于分布式光纤应变传感(distributed strain sensing... 随着我国西气东输、南水北调等重大工程的快速推进,埋地管道不可避免地会穿越高陡山区,并受到区域地形地貌的影响,而关于边坡-管道相互作用机制的认识还相对滞后,相关研究亟需加强。基于分布式光纤应变传感(distributed strain sensing,简称DSS)、粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术,开展加载工况下砂土边坡-管道相互作用的室内模型试验,探究了临坡地基极限承载力的影响因素,并研究了不同坡角下边坡土体变形破坏机制及埋地管道的结构响应特征。研究结果表明:(1)临坡地基经历了弹性压密、局部剪切和整体破坏3个阶段,并呈现不对称楔形破坏模式;(2)临坡地基极限承载力随着坡角的增大呈减小趋势,同一坡角下埋地管道的存在会降低临坡地基极限承载力;(3)管道对边坡滑裂面形成路径的影响程度随着坡角的增大而变大;(4)在荷载作用下埋地管道横截面环向应变呈“椭圆化”分布,据此提出了管周界面土抗力的简化计算模型与椭圆度计算式。相关结论对边坡-管道系统的变形控制与结构设计有一定的参考和借鉴意义。 展开更多
关键词 埋地管道 光频域反射(OFDR) 边坡-管道相互作用 土抗力 模型试验
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基于非相干光频域反射的多芯光纤网络链路缺陷智能检测 被引量:1
16
作者 丁小峰 夏群 阴艳丽 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第5期164-169,共6页
为了保证通信安全稳定、数据传输完整,提出了一种基于非相干光频域反射的多芯光纤网络链路缺陷智能检测。先构建多芯光纤网络数学模型,约束光纤节点映射和频谱分配,使频谱数量最少的同时占用的频隙数最大。然后利用分簇检测建立数据传... 为了保证通信安全稳定、数据传输完整,提出了一种基于非相干光频域反射的多芯光纤网络链路缺陷智能检测。先构建多芯光纤网络数学模型,约束光纤节点映射和频谱分配,使频谱数量最少的同时占用的频隙数最大。然后利用分簇检测建立数据传输链路模型,得出通信传输函数,根据相关匹配滤波器调整链路,通过波特间隔均衡完成链路数据采集。最后运用非相干光频域反射步进频率调制产生的瑞利散射光波,结合傅里叶逆变换获得网络健康状况空间分布位置,实现多芯光纤网络链路缺陷智能检测。实验结果表明,所提方法能够准确检测出链路缺陷,对链路阻塞缺陷检测、链路平均故障风险检测率、链路频谱利用率缺陷检测误差分别小于0.4%、0.2%和0.5,且检测时长控制在1.5 s以内,可帮助网络及时恢复运行。 展开更多
关键词 非相干光频域反射 多芯光纤网络 网络链路缺陷 链路数据采集 载频编码
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单光路拉曼分布式光纤测温系统 被引量:2
17
作者 冯玉祥 刘志凯 +2 位作者 黄闽南 王一山 吕立冬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期2645-2653,共9页
针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测... 针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测量。根据拉曼散射光温度敏感原理,推导基于单路Stokes光及单路anti-Stokes光的温度解调公式。考虑到单光路温度解调严重受限于脉冲激光器和光电探测器稳定性的问题,设计温度标定单元并建立了信号光功率校正算法。搭建实验平台,对比分析传统双路、单路Stokes光及单路anti-Stokes光方案的测温性能。最后,讨论并总结基于单光路拉曼分布式光纤测温系统的优选方案。实验结果表明:在约12 km的光纤线路上,基于拉曼anti-Stokes光的方案的测温偏差为-0.3~2.2℃,均方根误差为1.0℃,空间分辨率为6 m,与传统方案相比性能更优。基于信号功率校正的单光路拉曼anti-Stokes光的分布式光纤测温系统灵敏度高,能完全规避传统双光路系统的走离校正问题,具备很高的实用价值。 展开更多
关键词 光纤传感 拉曼散射 测温 光时域反射 分布式
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耦合芯光纤的光时域反射效应建模及分析
18
作者 邢瑞 杨志群 +5 位作者 严晖 刘亚平 王序涛 王彦泽 张文斗 张林 《光通信研究》 北大核心 2024年第6期24-28,共5页
【目的】在现代通信领域,光纤因其超高的传输带宽和优良的光学特性,已成为光网络传输系统的重要传输媒介。耦合芯光纤是在一根光纤包层中集成了多个纤芯,以实现单纤数据传输能力的成倍提升。然而,纤芯数的增加也会引起附加信道损伤效应... 【目的】在现代通信领域,光纤因其超高的传输带宽和优良的光学特性,已成为光网络传输系统的重要传输媒介。耦合芯光纤是在一根光纤包层中集成了多个纤芯,以实现单纤数据传输能力的成倍提升。然而,纤芯数的增加也会引起附加信道损伤效应,反过来会影响光纤的传输性能和链路的通信质量。因此,研究耦合芯光纤信道效应的理论模型,尤其是厘清光时域反射过程和信道响应之间的关系,可为该类型光纤的实际链路铺设和应用提供重要参考。【方法】为了完善耦合芯光纤的光时域反射效应模型,文章首先从基本原理出发,概述了耦合芯光纤的正向传输理论和背向瑞利散射理论,详细推导了耦合模方程和瑞利散射功率的一般表达式,并给出了包括全局捕获因子在内的各个系数的定义和计算方法。在理论研究的基础上,文章还提出了一种耦合芯光纤中瑞利散射效应的建模方案,考虑到光纤端面反射对传输过程带来的影响,也给出了验证瑞利散射效应的技术路径。最后对模型仿真出的传输数据进行了处理,并参照设定参数进行了对比分析。【结果】文章构建了瑞利散射效应的仿真模型,计算了光时域反射后接收的散射功率曲线。仿真结果表明,接收的散射功率结果与设定参数大小吻合,误差在5%以内。【结论】较高的结果精度表明,文章所提模型能够有效反映耦合芯光纤中的瑞利散射效应,为使用光时域反射技术进行耦合芯光纤的精准参数测试奠定了理论基础。 展开更多
关键词 空分复用 强耦合多芯光纤 瑞利散射 光时域反射
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面向变压器绕组复合光纤状态监测的BOTDR扫频策略研究
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作者 王勇 马迅 +2 位作者 贾旭超 刘凯 陈永辉 《光通信技术》 北大核心 2024年第6期68-74,共7页
为提高布里渊光时域反射计(BOTDR)在变压器绕组复合光纤状态监测中的准确性,提出了一种BOTDR扫频范围选择策略。该策略通过仿真生成了具有不同信噪比、扫频范围和扫频不对称系数的布里渊谱,并采用伪Voigt模型谱拟合算法来计算布里渊频移... 为提高布里渊光时域反射计(BOTDR)在变压器绕组复合光纤状态监测中的准确性,提出了一种BOTDR扫频范围选择策略。该策略通过仿真生成了具有不同信噪比、扫频范围和扫频不对称系数的布里渊谱,并采用伪Voigt模型谱拟合算法来计算布里渊频移;同时,研究了信噪比、扫频范围和扫频不对称系数这3个因素对布里渊频移提取准确性的影响规律。实验结果表明:当扫频范围围绕布里渊频移对称时,误差达到最小;在扫频点数固定的情况下,随着扫频范围的增大,频移误差先减小后增大,当扫频范围比布里渊频移变化幅值大一个线宽时,误差达到最小值。 展开更多
关键词 变压器 光纤 布里渊光时域反射计 温度和应变 扫频范围 布里渊频移
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分布式光纤温度传感器的研究现状及趋势 被引量:42
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作者 张颖 张娟 +1 位作者 郭玉静 王庆华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第8期1-3,9,共4页
阐述了分布式光纤温度传感技术的研究进展,主要介绍了基于后向瑞利散射、后向拉曼散射和后向布里渊散射的分布式光纤温度传感技术,并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。
关键词 分布式光纤温度传感技术 光时域反射(OTDR) 光频域反射(OFDR) 拉曼散射 布里渊散射
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