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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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分布式光纤传感器在大体积混凝土筏板基础中的耦合性能研究
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作者 侯公羽 张世欧 +3 位作者 崔迪 陈宏波 毕立原 尚宇豪 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1310-1322,共13页
大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:... 大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:基于剪切滑移理论建立的光纤在受压状态下的应变传递模型能够实现对光纤应变传递效率的精确量化,并采用数值模拟验证了该模型的准确性和可靠性。通过对钢筋混凝土梁采用不同的光纤布置方法,并进行三分点分级加载试验,研究了不同布置方式下光纤与混凝土的耦合性能,结果显示沿箍筋垂直方向布设光纤与混凝土具有更好的耦合效果。大体积混凝土筏板基础的现场光纤监测应用研究表明,光纤传感器与大体积混凝土结构具有良好的耦合性能,准确监测到了筏板基础浇筑后各关键区域的应变演化过程与规律。研究成果为分布式光纤技术监测岩土工程结构的变形提供了理论基础和关键技术。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 耦合性能 应变传递机制 大体积混凝土筏板基础应变监测
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基于带状光纤分布式传感的变压器绕组轴向与辐向形变区分及程度检测 被引量:1
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作者 李东阳 刘云鹏 +3 位作者 范晓舟 李欢 黎晏霖 刘海琳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期803-812,I0034,共11页
为对变压器绕组形变状态有更清晰的感知,需要对绕组轴向及辐向形变进行同时检测。该文首先分析绕组弯曲时的应变分布规律,并提出应变向量的概念及绕组轴向与辐向应变解耦方法。随后,在35 kV连续式绕组模型上布置带状光纤并搭建试验平台... 为对变压器绕组形变状态有更清晰的感知,需要对绕组轴向及辐向形变进行同时检测。该文首先分析绕组弯曲时的应变分布规律,并提出应变向量的概念及绕组轴向与辐向应变解耦方法。随后,在35 kV连续式绕组模型上布置带状光纤并搭建试验平台,借助布里渊光时域分析技术以进行应变分布式传感,完成对绕组形变的轴向、辐向区分测量,应变向量相对误差在7.5%以内。最后,得出绕组轴向、辐向挠度都与带状光纤平均应变满足二次函数关系,拟合系数R^(2)>0.99,并利用该关系预测绕组的变形程度,误差小于5%。该文方法不仅能单独检测轴向或辐向形变,也能在同时发生两种形变时分别得出轴向和辐向形变;可以解决绕组轴向形变无法有效传感及变形程度难以定量判断的难题,为变压器绕组形变的检测提供新的方案。 展开更多
关键词 变压器 绕组形变 轴向与辐向应变解耦 分布式光纤传感 布里渊光时域分析技术
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基于DT-CWT-LMS算法的煤矿井筒光纤监测数据自适应降噪研究
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作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期158-168,共11页
为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,设计了基于双树复小波变... 为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,设计了基于双树复小波变换分解原始信号,并使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,随后,使用LMS算法计算原始信号的自适应降噪阈值,并通过优化双曲余弦函数来改进LMS算法的收敛速度和收敛性。为了验证所提出算法的有效性,进行了BOTDR温度信号降噪实验,最后,依托山东省郭屯煤矿井筒监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行了降噪研究。实验结果表明,DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,平均SNR指标提高了32.03%,平均RMSE降低了33.2%;现场研究结果表明,经过降噪后信号的样本熵平均降低幅度为64.75%,与光纤光栅传感器的数据对比相差在5%以内,说明信号中的背景噪声得到了有效的抑制。该研究为BOTDR技术在煤矿立井监测中应用提供了一种有效的信号降噪方法。 展开更多
关键词 井筒监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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地面塌陷分布式光纤监测技术研究综述(特邀)
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作者 任绪言 朱鸿鹄 +1 位作者 高宇新 谭道远 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期233-253,共21页
分布式光纤传感技术(DFOS)在地面塌陷监测中具有重要作用,能够实时监测地表沉降、裂隙发育及地下结构变形,为地质灾害预警和安全评估提供保障。文中通过系统阐述DFOS技术的基本原理及其相较于传统监测技术的性能优势,如抗电磁干扰、耐... 分布式光纤传感技术(DFOS)在地面塌陷监测中具有重要作用,能够实时监测地表沉降、裂隙发育及地下结构变形,为地质灾害预警和安全评估提供保障。文中通过系统阐述DFOS技术的基本原理及其相较于传统监测技术的性能优势,如抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高且可实现长距离连续监测,结合地面塌陷光纤监测技术研发、基于实测的塌陷灾变机理研究及地面塌陷光纤监测的工程应用研究,论证了该技术的适用性与创新价值。此外,文中还分析了DFOS技术在地面塌陷监测中的瓶颈问题,包括传感器适应性不足、解调稳定性与可靠性有限、智能化分析能力不足等,指出未来研究热点方向。 展开更多
关键词 分布式光纤传感(DFOS) 地面塌陷 变形 预警
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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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面向长距离拉曼分布式光纤传感的强自相关性脉冲编码技术分析(特邀) 被引量:1
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作者 张帆 李健 +3 位作者 李璐磊 曹康怡 薛晓辉 张明江 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期279-286,共8页
提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术,该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构,用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光... 提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术,该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构,用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光纤放大器所破坏的自相关性,最终实现对温度探测区域的精准识别和定位。该方案增强了格雷互补序列与探测信号的相关性,可以有效解调出传感光纤沿线的分布式温度信息,有效抑制系统噪声,将散射信号在传感光纤100 k m位置处的信噪比提升了10.29 dB,从而解决传统单脉冲拉曼分布式光纤传感技术散射信号信噪比较低导致传感距离较短的瓶颈。最终在数值模拟中实现了100 km传感距离、1 m空间分辨率和4.12℃温度分辨率的分布式温度传感。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 拉曼散射 温度解调 长传感距离
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基于小波去噪的分布式光纤形变监测预警优化研究
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作者 张玉芳 杨忠民 +1 位作者 李健 任义 《北京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期86-98,共13页
提出一种基于噪声数据特征确定预警阈值的方法,并将该方法应用于分析隧洞单次和总应变监测数据在时间和空间尺度上的潜在风险。首先基于模拟测试,对小波去噪方法的有效性进行验证;然后在隧洞现场布设千米级长度的分布式光纤进行应变监测... 提出一种基于噪声数据特征确定预警阈值的方法,并将该方法应用于分析隧洞单次和总应变监测数据在时间和空间尺度上的潜在风险。首先基于模拟测试,对小波去噪方法的有效性进行验证;然后在隧洞现场布设千米级长度的分布式光纤进行应变监测,并将小波变换应用于监测数据的去噪分析中。结果显示,小波去噪可以较好地还原有效信号,基于噪声数据特征确定的预警阈值能够更高效地识别风险监测点位,在较大程度上降低无效预警发生的概率。人工现场排查发现的两处洞体破坏位置与基于光纤监测数据分析获得的风险点位较为一致,在一定程度上验证了通过分析得到的风险点位的准确性。同时,结合隧洞及山体的人工测斜和深部位移监测数据分析结果,发现所监测隧洞其赋存坡体存在整体持续缓慢蠕变及局部突变的现象,具有一定的风险性,建议加强监测,并进一步采取防范措施,保证线路运营安全。研究结果可为将小波去噪方法应用于从工程监测的海量数据中提取有效数据以及将分布式光纤应用于各类岩土体的形变监测预警等工作提供参考。 展开更多
关键词 小波去噪 分布式光纤 隧洞变形 风险点位预警
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拥堵路段行车安全距离多光纤传感预警方法设计
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作者 王昕彤 唐建 曹石勇 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期949-954,共6页
在拥堵路段上,车辆之间较为密集,且受复杂交通流的影响,使得安全距离预警精度较低。为了确保车辆在拥堵路段行驶的安全性,提出基于多光纤传感的拥堵路段行车安全距离预警方法。通过划分光纤传感器的感知空间并对其进行编码,部署光纤传... 在拥堵路段上,车辆之间较为密集,且受复杂交通流的影响,使得安全距离预警精度较低。为了确保车辆在拥堵路段行驶的安全性,提出基于多光纤传感的拥堵路段行车安全距离预警方法。通过划分光纤传感器的感知空间并对其进行编码,部署光纤传感器组建光纤传感网络;通过感应车辆经过时引起的光信号变化采集车辆的位置信息,结合信息熵与皮尔逊系数融合处理位置信息,确定车辆位置并计算安全距离,实现拥堵路段行车安全距离预警。仿真结果表明:所提方法的车辆定位精度高、距离检测误差小,均方根误差仅为0.027 m,预警正确率高达99.7%。 展开更多
关键词 光纤传感器 行车安全距离预警 皮尔逊系数 拥堵路段 车辆定位
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基于BOTDA的路基掏空监测传感器设计与性能测试
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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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正交异性钢桥面板疲劳试验及裂纹识别方法研究
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作者 李毅 邹威 +2 位作者 张亚妮 张鑫敏 马开臣 《桥梁建设》 北大核心 2025年第3期113-119,共7页
为寻求合适的正交异性钢桥面板裂纹识别方法,以南沙大桥为背景,设计、制作正交异性钢桥面板足尺节段模型进行疲劳试验,采用电阻应变片、分布式光纤、数字图像相关(DIC)技术3种方法识别疲劳裂纹的开裂情况、长度和拓展情况。结果表明:电... 为寻求合适的正交异性钢桥面板裂纹识别方法,以南沙大桥为背景,设计、制作正交异性钢桥面板足尺节段模型进行疲劳试验,采用电阻应变片、分布式光纤、数字图像相关(DIC)技术3种方法识别疲劳裂纹的开裂情况、长度和拓展情况。结果表明:电阻应变片和分布式光纤精度均较高,应变测试结果可以较好地反映结构开裂状况,但无法确定裂纹长度,分别适合长期监测疲劳细节是否出现疲劳开裂及长期监测方向垂直或交叉于光纤布置方向的裂纹扩展情况;DIC技术精度低于电阻应变片与分布式光纤,可反映疲劳裂纹扩展情况,识别裂纹长度和位置,且当荷载较大时,DIC技术可测得裂纹处的应力集中现象,但荷载较小时,裂纹处的应力集中现象将会被测试噪声湮没,适合监测疲劳开裂后疲劳裂纹扩展情况。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 疲劳开裂 电阻应变片 分布式光纤 DIC技术 裂纹识别 疲劳试验
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分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展 被引量:4
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作者 卢聪 李秋月 郭建春 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第4期618-628,共11页
分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传... 分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 温度传感技术 声波传感技术 水力压裂监测 产液剖面 裂缝扩展
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光纤传感技术在油气田开发中的应用 被引量:3
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作者 刘合 王松 +2 位作者 叶泽禹 周慰 李沁泽 《石油物探》 CSCD 北大核心 2024年第4期707-717,共11页
分布式光纤监测技术在油气田开发中具有无可比拟的优势。从分布式光纤传感技术基本原理和井中布设方式出发,介绍了光纤传感技术在水力压裂、连续油管产液剖面测试、邻井压裂监测、油气井注采监测、储气库安全监测和套损监测等多个石油... 分布式光纤监测技术在油气田开发中具有无可比拟的优势。从分布式光纤传感技术基本原理和井中布设方式出发,介绍了光纤传感技术在水力压裂、连续油管产液剖面测试、邻井压裂监测、油气井注采监测、储气库安全监测和套损监测等多个石油工程领域应用情况。整体表明光纤监测是一种经济高效的监测技术,具备实时监控油气井全生命周期的潜力,是具有科学性、时代特性和安全高效的生产测井技术。同时指出分布式光纤传感技术在油田应用的未来发展应聚焦于提升传感器性能、丰富光纤监测场景应用、提高资料处理解释水平能力,降低应用成本,进一步发挥光纤在油气田开发中的作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 水力压裂 产液剖面测试 压裂监测 注采监测 储气库安全监测 套损监测
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长距离输水管道自动化监控系统的设计与研究
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作者 李大可 王琪 +1 位作者 李玉超 李晓彤 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第S01期324-329,共6页
为实现提高长距离输水管道远程调度、智能监控及安全监测之目的,本文在南水北调“北三县”供水工程中引入自动监控、视频监控、分布式光纤传感技术及智能井盖监测技术,并重点介绍了综合管控平台应用管理中管网漏损监测子系统与智能井盖... 为实现提高长距离输水管道远程调度、智能监控及安全监测之目的,本文在南水北调“北三县”供水工程中引入自动监控、视频监控、分布式光纤传感技术及智能井盖监测技术,并重点介绍了综合管控平台应用管理中管网漏损监测子系统与智能井盖监测子系统的工作原理。在综合管控信息化平台大数据的支撑下,实现了对供水工程内全要素及供水调度管理全过程的精准化、智能化监控,特别是,解决了长距离管网漏损的预警监测、故障定位及阀井井盖的实时状态监测、有限空间监控,对于供水工程的安全运行具有重大意义。 展开更多
关键词 自动化监控 长距离输水管道 管网漏损 分布式光纤安全预警技术 智能井盖监测技术
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边坡全维度监测技术与模型试验研究 被引量:6
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作者 程刚 张昊宇 +2 位作者 朱鸿鹄 施斌 吴静红 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期207-217,共11页
中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为... 中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。 展开更多
关键词 边坡破坏模式 “天—空—地—体”全维度监测技术 分布式光纤感测技术 多源多场 模型试验
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DT-CWT-LMS自适应降噪模型构建及其在隧道监测工程中的应用 被引量:2
16
作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期973-983,共11页
针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用... 针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,并基于优化双曲余弦函数改进LMS算法的收敛速度和收敛性;最后,为验证所提出算法的有效性,进行BOTDR温度信号降噪试验。试验结果表明:1)DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,在6个温度梯度上的平均SNR值比WDD、EMT、EMD分别高出43.98%、17.5%、8.4%,平均RMSE值分别降低33.18%、17.14%、9.23%,平均SE值分别降低29.04%、21.17%、20.67%。为验证所提算法在工程现场的有效性,依托北京地铁隧道监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行降噪研究,降噪后信号的样本熵平均降低幅为64.03%;2)和常规WDD、EMT、EMD 3种方法相比,DT-CWT-LMS算法在3条光纤上的表现均优于其他3种算法,在1号、2号、3号光纤上的SNR指标比其他3种算法的平均值分别高出22%、38%、27%,说明该算法可作为隧道工程光纤监测信号的一种有效降噪方法。 展开更多
关键词 隧道监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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基于混沌激光脉冲簇的拉曼分布式光纤传感技术 (特邀) 被引量:2
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作者 程姿嘉 李健 +3 位作者 范卜文 张炜怡 薛晓辉 张明江 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期19-29,共11页
提出一种基于混沌激光脉冲簇的拉曼分布式光纤传感方案理论模型。该模型利用混沌脉冲簇激光代替传统脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,采用延时自差分联合时域相关峰判别技术,剥离出传感光纤温度突变区域内混沌拉曼散射信... 提出一种基于混沌激光脉冲簇的拉曼分布式光纤传感方案理论模型。该模型利用混沌脉冲簇激光代替传统脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,采用延时自差分联合时域相关峰判别技术,剥离出传感光纤温度突变区域内混沌拉曼散射信号的光强信息,实现对温度突变区域的精准定位和识别。该方案通过利用混沌脉冲簇探测信号增强混沌参考信号与混沌拉曼散射信号的相关性,可有效抑制系统噪声。此外,该方法也可通过提高耦合光通量来提升系统信噪比,从而解决混沌单脉冲激光拉曼分布式光纤传感系统信噪比较低、传感距离较短的技术瓶颈。利用数值模拟仿真探究了混沌激光脉冲簇中的脉冲个数对系统传感性能(动态范围、信噪比、传感空间分辨率及温度敏感性)的影响,并分析了在混沌激光脉冲簇拉曼分布式光纤传感系统中性能最优值的脉冲个数,可实现15 km传感距离和10 cm空间分辨率的分布式温度传感。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 混沌激光 拉曼散射 高空间分辨率 长传感距离
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基于分布式光纤的地铁隧道安全风险监测技术及其应用 被引量:3
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作者 魏绍军 廖孟光 邱丙水 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第6期164-170,共7页
全站机器人监测系统是地铁隧道安全风险监测的重要技术手段之一,但监测点相对有限。本文基于分布式光纤测量数据,提出了一种基于分布式光纤的地铁隧道安全风险监测技术。首先,将分布式光纤监测系统获取的应变数据映射为更加直观的变形... 全站机器人监测系统是地铁隧道安全风险监测的重要技术手段之一,但监测点相对有限。本文基于分布式光纤测量数据,提出了一种基于分布式光纤的地铁隧道安全风险监测技术。首先,将分布式光纤监测系统获取的应变数据映射为更加直观的变形位移数据;然后,通过确定3个输入参数、2个隐含层、1个输出参数,构建基于BP神经网络的应变-位移转换模型,验证结果表明,预测值和真实值的误差在0.2 mm以内,说明所建模型能较好地拟合数据的变化规律;最后,将其应用于青岛地铁1号线某区间,确定401.66~699.45με作为各测点预警值的安全区间,202.49~899.98με作为控制值的安全区间,计算结果与现场实测结果相吻合,误差满足工程需要。 展开更多
关键词 分布式光纤测量 BP神经网络 位移-应变转换模型 安全监测
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基于有限元仿真和光纤传感的隧道损伤监测 被引量:3
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作者 常天英 陈星 +1 位作者 于淼 崔洪亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期183-197,共15页
对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传... 对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传感网络,实现了对隧道结构健康状态的实时监测,然后利用光纤传感网络反过来验证有限元模型可靠性,从而得到更准确的有限元仿真模型。最后,结合两种技术,针对该地铁中三种主要断面建立了二维有限元模型,研究了三种断面在隧道结构有损伤基础和无损伤基础的两种情况下,受到地铁列车振动荷载影响产生的混凝土结构损伤分布规律,从而更好地为地铁安全运营提供技术保障。 展开更多
关键词 光纤传感技术 损伤分布规律 有限元仿真 振动荷载 有限元模型可靠性
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光加热光纤光栅阵列液位测量方法研究 被引量:1
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作者 戢雅典 范典 +1 位作者 王宇琦 周次明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期959-966,共8页
安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,从而确定液位。... 安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,从而确定液位。实验中,将掺钴光纤与密集光栅阵列紧密固定在一起,将1.5 W的泵浦光输入衰减系数分别为0.71 dB/cm和0.28 dB/cm的掺钴光纤中,沿着光传播的方向,温度变化均呈指数函数衰减。液位测量的精度与范围由主要取决于泵浦光功率、掺钴光纤吸收系数,经对比最终选定0.28 dB/cm的掺钴光纤作为液位实验的加热光纤。实验测量了不同液位下的温度场分布,证明了利用测量温度分布来测量液位的可行性,液位变化范围0~88 mm以内的误差为2 mm。所提出的传感系统结构简单,成本低廉,在液位测量方面具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 光纤传感技术 液位测量 布拉格光栅阵列 光加热 温度调制 温度分布
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