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基于光纤监测的锚杆锚固应力分析与应用研究
1
作者 王毅 范劲松 +5 位作者 肖海 袁强 张孟军 张丁丁 黄文祥 李红 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期107-115,共9页
以龙滩煤矿3103运输巷为工程背景,引入光纤传感技术作为监测手段,研究锚杆支护的应力变化。首先,根据光纤与锚杆间的界面应变传递理论分析得出应变传递系数平均值为0.879,并用于解调光纤监测数据;然后,设计不同围岩压力下的光纤锚杆拉... 以龙滩煤矿3103运输巷为工程背景,引入光纤传感技术作为监测手段,研究锚杆支护的应力变化。首先,根据光纤与锚杆间的界面应变传递理论分析得出应变传递系数平均值为0.879,并用于解调光纤监测数据;然后,设计不同围岩压力下的光纤锚杆拉拔试验,利用BOTDA监测光纤锚杆在锚固剂凝固过程中及拉拔试验中的应变,监测结果显示光纤能够精准监测到微小应变及应变变化速率,进而分析不同围岩压力与拉拔力在锚杆长度上的应变表征显现;最后,将试验成果应用于工程现场,结果表明光纤传感器在监测周期内能够更好地识别锚杆支护中的异常数据。研究成果可为深部开采环境下巷道锚杆支护监测体系优化提供新思路与新方法。 展开更多
关键词 光纤传感技术 光纤锚杆 拉拔试验 BOTDA 应变监测
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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
2
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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基于绕组首饼温度及温度梯度的变压器热点模型
3
作者 范晓舟 刘云鹏 +3 位作者 律方成 李欢 徐永超 闫泽玉 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期361-369,I0030,共10页
变压器热点温度是衡量变压器负载潜力及运行安全性的重要指标,是变压器状态监测以及预测的重点。绕组底部首饼直接与散热片回流的冷油接触,周围油温与冷油近似相等,可以较为准确地分析其散热。该文从变压器传热原理出发,提出一种新的热... 变压器热点温度是衡量变压器负载潜力及运行安全性的重要指标,是变压器状态监测以及预测的重点。绕组底部首饼直接与散热片回流的冷油接触,周围油温与冷油近似相等,可以较为准确地分析其散热。该文从变压器传热原理出发,提出一种新的热点温度计算模型。首先,基于理论推导建立绕组首饼温度的控制方程,并使用热电类比方法建立可用于实际运行的绕组首饼局部热路模型。通过对一台内置传感光纤的110 kV油浸式变压器进行11级不同负载共21 h温升试验,获得不同负载率下绕组温度变化情况,并提出基于绕组首饼温度及绕组温度梯度的热点温度模型。基于局部热路模型,使用负载率及散热片进出口油温作为输入变量,成功预测绕组首饼温度。随后,建立绕组整体温度梯度的指数、差分方程模型,并基于提出的热点计算模型对连续变负载试验的结果进行预测。结果表明,模型预测均方根误差为4.02 K,相较传统模型,最大误差降低21%,验证所提计算模型的有效性。 展开更多
关键词 变压器 热点温度 温度梯度 温升试验 分布式光纤传感
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光缆结构对马赫-曾德尔分布式光纤振动传感系统性能影响
4
作者 沙洲 桂婕 +1 位作者 封皓 芮小博 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第7期726-739,共14页
光缆是马赫-曾德尔分布式光纤振动传感系统的重要组成部分,其结构对系统的传感性能有很大影响.实验选择了玻璃纤维增强塑料(GFRP)单芯光缆、螺旋铠装光缆、钢丝铠装光缆、层绞式复合光缆4种具有典型结构的光缆,设计了9种光缆结构组合,... 光缆是马赫-曾德尔分布式光纤振动传感系统的重要组成部分,其结构对系统的传感性能有很大影响.实验选择了玻璃纤维增强塑料(GFRP)单芯光缆、螺旋铠装光缆、钢丝铠装光缆、层绞式复合光缆4种具有典型结构的光缆,设计了9种光缆结构组合,研究了各组合对单频稳态振动和宽频瞬态振动的响应特性,分析了系统信噪比随振源频率和振幅的变化趋势,比较了不同的光缆结构组合在相同振动激励下的响应差异.通过数值模拟为每种光缆建立模型,仿真得到光缆受到外界信号作用时的截面应力分布和光纤内部应力变化曲线.研究结果表明,光缆结构不同的组合比光缆结构相同的组合具有更高的灵敏度;所有光缆组合对振动信号的频率响应没有显著差异,且均表现出较高的信噪比;在幅值响应方面,双钢丝铠装光缆组合与振动信号的振幅间呈现良好的线性关系,双GFRP单芯光缆组合、双层绞式复合光缆紧套光纤组合较差,其他组合则没有线性关系;注油光纤可以衰减高频信号,有一定的高频滤波功能;螺旋铠装光缆在大振幅信号下更容易产生噪声.研究结果可为实际工程中马赫-曾德尔分布式光纤振动传感系统的光缆选型提供参考. 展开更多
关键词 光纤传感 光缆结构 马赫-曾德尔干涉仪 振动
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基于神经网络的BFS误差估算方案及影响因素研究
5
作者 赵丽娟 陈永辉 +1 位作者 徐志钮 张旭哲 《计量学报》 北大核心 2025年第6期853-861,共9页
随着人工智能技术成熟,人工神经网络(ANN)被大量用于从布里渊谱提取布里渊频移(BFS)。对比激活函数为线性函数的ANN(ANN-P)、激活函数为非线性函数的ANN及经典谱拟合方法,发现ANN-P准确性与非线性ANN接近,但训练耗时少;其准确性与经典... 随着人工智能技术成熟,人工神经网络(ANN)被大量用于从布里渊谱提取布里渊频移(BFS)。对比激活函数为线性函数的ANN(ANN-P)、激活函数为非线性函数的ANN及经典谱拟合方法,发现ANN-P准确性与非线性ANN接近,但训练耗时少;其准确性与经典谱拟合算法相当,计算时间仅为洛伦兹谱拟合算法的0.70%、伪Voigt谱拟合算法的0.43%。通过理论推导得出基于ANN-P的BFS误差估算方案,依据该方案、布里渊增益误差、权重矩阵和扫频范围可快速估算BFS误差;还推导了线宽、信噪比和扫频点数对BFS误差的影响规律。经数值产生和实测不同线宽、信噪比、扫频点数的大量布里渊数据计算,验证了方案和规律的正确性。对于实测谱,所提BFS误差估算方案平均绝对误差为7.99×10^(-2)MHz,平均相对误差为15.87%。 展开更多
关键词 光学计量 分布式光纤传感 人工神经网络 布里渊频移 误差估算
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基于分布式光纤传感的输电线路覆冰预警研究
6
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
7
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
8
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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海底电缆状态分布式光纤监测技术研究综述 被引量：5
9
作者 马国明 秦炜淇 +3 位作者 王思涵 胡靖 阎洁 王伟 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期370-387,I0031,共19页
随着海上风电的快速发展,海底电缆得到广泛应用,但其维修难度大、周期长、单次故障造成的经济损失巨大,因此,海底电缆状态的准确监测与预警十分重要。该文首先对比海底电缆与陆地电缆在长度、结构、绝缘可靠性、运行环境等方面的区别,... 随着海上风电的快速发展,海底电缆得到广泛应用,但其维修难度大、周期长、单次故障造成的经济损失巨大,因此,海底电缆状态的准确监测与预警十分重要。该文首先对比海底电缆与陆地电缆在长度、结构、绝缘可靠性、运行环境等方面的区别,分析表明,海底电缆本体事故较多,故障发生位置随机性较高,需要进行分布式的状态监测。其次,梳理拓扑改进、脉冲编码、降噪算法、分布式放大等提升分布式光纤传感距离与精度的方法,总结分布式光纤传感在海底电缆状态监测方面的主要进展。然后,分析不同分布式光纤传感方法在海底电缆工程综合监测系统中的发展应用情况。最后,论述海底电缆状态分布式光纤监测研究的机遇和挑战。 展开更多
关键词 海上风电 海底电缆 状态监测 分布式光纤传感
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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
10
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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布里渊分布式光纤传感技术性能评估与优化研究进展(特邀)
11
作者 靳思梦 杨智生 +3 位作者 王晴 陆一锋 洪小斌 伍剑 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期190-214,共25页
布里渊光时域分析仪(Brillouin Optical Time-Domain Analyzer,BOTDA)和布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer,BOTDR)是分布式布里渊光纤传感技术的两大核心技术,基于布里渊散射效应对外界物理量(如温度和应... 布里渊光时域分析仪(Brillouin Optical Time-Domain Analyzer,BOTDA)和布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer,BOTDR)是分布式布里渊光纤传感技术的两大核心技术,基于布里渊散射效应对外界物理量(如温度和应变)进行高精度的分布式监测,近年来在结构健康监测、环境监测、油气管道检测以及地质灾害预警等领域得到了广泛的应用。信噪比是最终决定BOTDA/R系统综合传感性能的关键参数,对系统信噪比的全面分析是优化系统综合性能的基石。文中研究旨在系统性地综述BOTDA/R系统中的信噪比表现与优化方法,基于已有的信噪比模型,梳理并总结了影响系统信噪比性能的主要参数及其相应的优化极限,如泵浦脉冲峰值功率、探测光功率、本振光功率等,并探讨了对探测和采集的要求以及后处理方法的优化方案。通过建立一套系统性的优化框架,为经典BOTDA/R系统的极限性能的实现提供了理论指导,也为更先进的传感方案(如基于光脉冲编码的传感系统)的分析与优化奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤光学 分布式光纤传感 布里渊散射 信噪比
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长距离非对称干涉型振动传感高精度定位方法研究(特邀)
12
作者 胡鑫鑫 刘琨 +6 位作者 井建迎 薛康 陈超翔 杜紫雯 李贵贤 江俊峰 刘铁根 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期304-314,共11页
基于分布式光纤传感技术的振动监测在当前线性工程领域有着广阔的应用前景。非对称双Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感(Asymmetric Dual Mach-Zehnder Interferometer,ADMZI)有效延长了振动传感距离,然而系统固有的非对称性导致直接使... 基于分布式光纤传感技术的振动监测在当前线性工程领域有着广阔的应用前景。非对称双Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感(Asymmetric Dual Mach-Zehnder Interferometer,ADMZI)有效延长了振动传感距离,然而系统固有的非对称性导致直接使用互相关算法定位失效。通过提取干涉信号的相位变化特征可消除传感系统的非对称性。文中提出了一种基于同步压缩小波变换(Wavelet-based Synchrosqueezing Transform,WSST)的高精度定位方法。首先,在功率谱分析获得干涉信号20 dB带宽的基础上,基于WSST对两路干涉信号进行时频分析,自适应提取有效的相位变化特征,消除传感系统的不对称性。与连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)相比,WSS T的时频分辨率更高,抗噪性更强,从而有利于提高定位精度。然后,基于相位变化特征进行互相关运算,获取干涉信号之间的时延并根据ADMZ I传感原理解调出振动位置。为了验证所提方案的可行性,对传感系统进行了一系列现场测试。实验结果表明,该方案可在128 km长传感光纤上对振动信号进行精确定位,定位精度约为35.43 m。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 非对称干涉仪 振动传感 同步压缩小波变换
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椭圆缠绕式分布式光纤矢量声波传感器技术研究(特邀)
13
作者 范存政 石正宣 +4 位作者 陶禹然 金晗宇 李豪 闫志君 孙琪真 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期269-278,共10页
声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困... 声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困难,无法大规模布设的瓶颈,无法满足大范围监测需求。针对该问题,提出了基于椭圆缠绕式光纤矢量声波传感技术,利用不同光纤缠绕角度的方向响应差异性实现不同入射方向声波信号的解耦,实现矢量声波探测。具体来说,基于不同的缠绕角度会改变光缆方向响应的特点,设计了具有周期性多缠绕角椭圆缠绕结构的矢量传感光缆,基于空间匹配的矢量声波解调算法,每个传感单元可利用方向响应的差异性实现矢量声波解耦。为了验证方案可靠性,设计并制备了三缠绕角的矢量传感单元,探测结果表明特定缠绕角度的螺旋结构具有高稳定性的方向响应及高线性的声波响应能力,可实现均方根误差为3.8°的声波入射角监测及误差小于0.15 Pa的矢量声波探测能力。上述研究证明了该方案的可行性,未来可为水下安全监测、油井资源勘探等多个领域提供分布式矢量声波数据,为深地深海探测提供技术支持。 展开更多
关键词 矢量传感 光纤声波传感 分布式声波传感 螺旋缠绕光缆
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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
14
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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基于光纤传感技术的海洋结构冰力传感器研发及应用
15
作者 李伟 呼文佳 +3 位作者 张伟明 贾帅 王欣 张大勇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8571-8582,共12页
因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描... 因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描述了传感器的研究、设计与安装过程,包括弹性元件的设计计算、光纤传感器的选择与布置、以及数据采集系统的构建,以确保满足冰力测量的精度要求,并在渤海北部海域的观测站进行一个冬季现场冰力测量。成功收集并分析现场冰力数据,评估了传感器的实际监测效果。实验结果表明:该系统在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,所研发的光纤冰力传感器为海洋工程现场的冰力测量提供了新的可靠技术手段,为进一步的结构健康监测研究奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤传感技术 冰力传感器 现场冰力测量 极值静冰力
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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
16
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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利用分布式动应变及传递率的结构损伤识别
17
作者 周新新 郑东健 +1 位作者 施彦彤 赵汉 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第1期175-180,207,208,共8页
为了提高分布式光纤传感器监测结构动态响应的精度并提高损伤诊断的准确性,运用长短期记忆神经网络,建立布里渊增益谱-频率数据关系模型,确定布里渊光时域分析技术中振幅传输模式扫描的固定频率。基于分布式光纤振动传感信息沿光纤密集... 为了提高分布式光纤传感器监测结构动态响应的精度并提高损伤诊断的准确性,运用长短期记忆神经网络,建立布里渊增益谱-频率数据关系模型,确定布里渊光时域分析技术中振幅传输模式扫描的固定频率。基于分布式光纤振动传感信息沿光纤密集分布特点,通过计算应变传递率梯度,提出了基于分布式动应变传递率梯度的损伤指标。不同损伤程度的悬臂梁分布式光纤振动传感实验表明,该方法能够实现结构损伤位置的诊断,且对毫米级裂纹仍有较强的敏感性。 展开更多
关键词 分布式光纤 振动传感 固定频率 应变传递率梯度 损伤识别
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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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光纤矢量地震检波器最新进展(特邀) 被引量：1
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作者 高宏 禹大宽 +3 位作者 罗小东 樊伟 李辉栋 乔学光 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期136-156,共21页
中国是石油天然气的双料世界第一进口国,为了实现“能源的饭碗必须端在自己手里”,要加大石油天然气勘探开发力度。光纤矢量地震检波器作为一种新型地震检波器,具有灵敏度高、易于组网复用、耐高温、矢量测量等多种优点,在寻找剩余油、... 中国是石油天然气的双料世界第一进口国,为了实现“能源的饭碗必须端在自己手里”,要加大石油天然气勘探开发力度。光纤矢量地震检波器作为一种新型地震检波器,具有灵敏度高、易于组网复用、耐高温、矢量测量等多种优点,在寻找剩余油、提升勘探的成功率、实时监测油藏动态、助力优化开采方案、提高油气采收率等方面都具有广泛的应用价值。首先,介绍了地震检波器的测量原理及位移计、速度计和加速度计的幅频特性;其次,阐述了光纤地震检波器的工作机理和分类,以及分布式、激光式、干涉式、光纤光栅式光纤地震检波器的工作原理和研究热点,其中,重点介绍了光纤光栅矢量地震检波器的测量原理,并回顾了近年来的研究进展,具体包括简单的正交组合FB G矢量地震检波器,巧妙结构设计的共质量块FB G矢量地震检波器和体积更小的二维特种光纤、正交偏振、包层FB G矢量地震检波器,对部分FB G矢量地震检波器的现场应用情况也进行了说明;最后,对光纤矢量地震检波器的未来发展趋势进行了分析与展望。 展开更多
关键词 地震勘探 矢量地震检波器 振动传感 光纤地震检波器 光纤光栅加速度计
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