基于移动方差平均与谱减法的通信光缆Φ-OTDR扰动定位

1

作者 沈伟 胡欣 +3 位作者 张泽 鞠玲 吴健 黄怿 《电力工程技术》 北大核心 2025年第3期211-218,共8页

针对相位敏感光时域反射(phase sensitive-optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)系统对电力通信光缆上扰动的定位易受环境噪声影响而导致定位信号信噪比低的问题,文中对基于移动方差平均与谱减法的Φ-OTDR定位技术进行研究。首先... 针对相位敏感光时域反射(phase sensitive-optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)系统对电力通信光缆上扰动的定位易受环境噪声影响而导致定位信号信噪比低的问题,文中对基于移动方差平均与谱减法的Φ-OTDR定位技术进行研究。首先,通过搭建的相干探测型Φ-OTDR系统连接光纤与光缆进行舞动模拟实验,并采集背向瑞利散射信号,对其进行解调获得幅度信号曲线。其次,通过选择合适的曲线数量与最优步长对幅度曲线进行移动方差平均处理,得到初步的扰动定位图。然后,针对定位区域外的环境噪声,使用谱减法进行降噪,实现定位效果增强。最后,将小波分解降噪与经验模态分解降噪2种方法与谱减法进行对比,结果显示谱减法的定位效果明显优于其他2种降噪算法,经过谱减法降噪处理后的扰动定位信号的信噪比提升可超过20 dB,从采集原始信号到完成定位和降噪处理的计算时间低至0.58 s。 展开更多

关键词 光缆监测 相位敏感光时域反射(Φ-otdr)系统 扰动定位 幅度信号 移动方差平均 谱减法

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基于PSO-SVM的Φ-OTDR系统模式识别研究 被引量：1

2

作者 朱宗玖 王宁 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第12期5023-5029,共7页

针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合... 针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合的模式识别算法。首先,对原始信号进行差分处理后提取时域特征,并利用小波包分解方法,通过验证不同分解层数下的事件分类准确率,设定最优分解层数为6层,提取差分信号的能量特征。然后以SVM分类器为基础,利用PSO算法优化SVM分类器参数,提高光纤振动信号识别准确率。最后利用Φ-OTDR事件数据集进行验证,实验结果表明,该模式识别算法达到了95.6%的振动事件分类准确率。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射仪(Φ-otdr) 小波包分解 粒子群算法(PSO) 支持向量机(SVM) 模式识别

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基于OTDR的锥形光纤磁场传感系统研究

3

作者 梁卓伟 张红娟 +1 位作者 高妍 靳宝全 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第12期12-16,22,共6页

针对基于磁流体的光纤磁场传感系统依赖复杂的光谱解析且易受光源功率波动影响的问题,提出了一种基于光时域反射计(OTDR)的磁场传感系统,用包裹磁流体的锥形光纤作为磁场传感单元实现磁场测量。不同磁场强度下,磁流体磁光效应导致磁场... 针对基于磁流体的光纤磁场传感系统依赖复杂的光谱解析且易受光源功率波动影响的问题,提出了一种基于光时域反射计(OTDR)的磁场传感系统,用包裹磁流体的锥形光纤作为磁场传感单元实现磁场测量。不同磁场强度下,磁流体磁光效应导致磁场传感单元的光损耗变化,系统衰荡脉冲包络斜率特性改变。将磁场强度与脉冲包络斜率建立联系,实现了磁场测量。实验证明:在30~130 Oe(1 Oe=80 A/m)的测量范围内,传感系统磁场灵敏度为-0.0471 dB/(km·Oe),且衰荡脉冲包络斜率与磁场强度之间呈现出良好的线性关系。研究表明:该方案提供了一种测量磁场的新方法,且解决了光功率波动影响稳定性的问题。 展开更多

关键词 光纤传感系统 磁场传感 光时域反射计 磁流体 锥形光纤 时间域解调

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基于Ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统 被引量：21

4

作者 李建中 饶云江 +1 位作者 冉曾令 谢孔利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1108-1113,共6页

提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以... 提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50m. 展开更多

关键词 分布式光纤传感 相位敏感光时域反射计 偏振光时域反射计 小波变换 光缆监测

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自构建光纤链路的OTDR测试实验及教学实践 被引量：5

5

作者 林远芳 李明宇 +3 位作者 阎春生 时尧成 王晓萍 刘旭 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2011年第8期34-38,52,共6页

为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处... 为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处理工具、连接器、衰减器和熔接机等实验器材,通过机械对接、法兰及熔接方式自行构建光纤链路,并使用光时域反射计(optical time domain reflectometer,OTDR)进行测试,并对光纤端面质量、接续效果以及链路构建的合理性进行评估。2a来的教学实践表明,通过这种"基于任务,边做边学"的自主式、探究式实验,学生不仅能掌握OTDR的使用要点、光纤的端面处理及接续方法,而且学生发现问题和解答问题的能力也有所提高。 展开更多

关键词 光纤通信 实验教学 otdr 衰减

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Φ-OTDR系统的数字信号处理及应用 被引量：10

6

作者 张驰 邹宁睦 +6 位作者 宋金玉 佟帅 姚媛媛 丁哲文 王峰 张益昕 张旭苹 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1-18,共18页

相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有高动态响应、高灵敏等特点,在大型工程结构健康监测领域具有巨大的应用潜力。而Φ-OTDR系统仪器化水平和工程应用很大程度上取决于数字信号处理(DSP)技术。本文对比分析了近年来Φ-OTDR系统在... 相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有高动态响应、高灵敏等特点,在大型工程结构健康监测领域具有巨大的应用潜力。而Φ-OTDR系统仪器化水平和工程应用很大程度上取决于数字信号处理(DSP)技术。本文对比分析了近年来Φ-OTDR系统在信号的量化、解调、抑噪以及模式识别上主要的数字信号处理方法和技术,并通过架空输电线路状态监测、埋地电缆外破预警两个应用实例,阐述了工程应用中数字信号处理与行业背景知识相结合的重要性和方法,并对Φ-OTDR系统中数字信号处理方法的发展现状和趋势进行了总结与展望。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射(Φ-otdr) 外差相干探测 数字信号处理(DSP) 输电线健康监测

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φ-OTDR识别不同频率振动事件研究 被引量：8

7

作者 郑印 段发阶 +1 位作者 涂勤昌 伯恩 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期68-74,共7页

在相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)识别入侵事件中,时间域单点振动判断和空间域相邻点振动判断算法是以一段时间和相邻区域内的数据变化幅度为依据,来检测由入侵者产生的光强差异,定位入侵位置。本文在这种算法的基础上,重点研究了三个... 在相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)识别入侵事件中,时间域单点振动判断和空间域相邻点振动判断算法是以一段时间和相邻区域内的数据变化幅度为依据,来检测由入侵者产生的光强差异,定位入侵位置。本文在这种算法的基础上,重点研究了三个方面的内容:即研究自适应均值去阈值的方法、分析了该算法可以识别的振动事件的频率响应范围、设计算法对振动事件所包含的频率信息分类,并通过25组不同频率的振动实验验证算法和分析。实验证实研究出的阈值处理方法适应性非常好,频率响应范围与理论分析一致,且设计的频率分类算法能够实现对振动事件所包含的频率信息正确分类,为φ-OTDR的实际工程应用提供参考。 展开更多

关键词 光纤光学 相位敏感光时域反射计 入侵监测 阈值处理 频率响应 频率分类

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基于OTDR的准分布光纤温度报警系统 被引量：3

8

作者 魏康林 温志渝 +1 位作者 邹建 张弘 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第2期329-332,共4页

针对矿山、油田等易燃易爆地段温度报警的空间准确定位要求,研究了基于光时域反射计(OTDR)原理的准分布光纤温度报警系统。依据系统的结构与原理分析,完成了半导体激光器(LD)的高速驱动电路和雪崩光电二极管(APD)增益的温漂补偿电路等... 针对矿山、油田等易燃易爆地段温度报警的空间准确定位要求,研究了基于光时域反射计(OTDR)原理的准分布光纤温度报警系统。依据系统的结构与原理分析,完成了半导体激光器(LD)的高速驱动电路和雪崩光电二极管(APD)增益的温漂补偿电路等硬件设计,优化了系统软件的编译。结合在线调试,设计了基于形状记忆效应的温度阈值执行器。试验结果表明系统能稳定运行,且具有1.5 m的空间分辨率和低于16 s的响应时间等优良的性能参数。 展开更多

关键词 准分布光纤温度报警系统(QDFTWS) 光时域反射计(otdr) 形状记忆合金(SMA) 测试

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OTDR测试盲区的研究与应用 被引量：6

9

作者 李立功 余晓芬 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2004年第10期1330-1333,共4页

文章介绍了光时域反射计(OTDR)测试盲区的指标定义和产生机理,提出了利用窄脉冲、宽带宽、程控滤波和衰减等技术减小测试盲区的解决办法。结果表明,运用这些方法和高速采样技术对现有产品改进后,实现了3m的测试事件盲区,满足了光纤器件... 文章介绍了光时域反射计(OTDR)测试盲区的指标定义和产生机理,提出了利用窄脉冲、宽带宽、程控滤波和衰减等技术减小测试盲区的解决办法。结果表明,运用这些方法和高速采样技术对现有产品改进后,实现了3m的测试事件盲区,满足了光纤器件和光纤局域网的小盲区测试。 展开更多

关键词 光时域反射计 事件盲区 窄脉冲

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一种多模FP激光器BOTDR系统的建模分析 被引量：2

10

作者 李永倩 曹翠新 +1 位作者 李晓娟 安琪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期121-127,共7页

根据相干检测理论提出了一种基于多模法布里-珀罗激光器的光纤瑞利与布里渊散射自外差检测的布里渊光时域反射计传感系统,分析了该系统提高光纤受激布里渊散射阈值和瑞利与布里渊散射自外差检测的原理,推导出系统信噪比表达式,分析了纵... 根据相干检测理论提出了一种基于多模法布里-珀罗激光器的光纤瑞利与布里渊散射自外差检测的布里渊光时域反射计传感系统,分析了该系统提高光纤受激布里渊散射阈值和瑞利与布里渊散射自外差检测的原理,推导出系统信噪比表达式,分析了纵模数与布里渊谱峰值功率、谱宽和系统信噪比、温度及应变测量准确度之间的关系,并进行了计算.结果表明,选用纵模间隔为0.141nm的多模法布里-珀罗激光器时,随着纵模数的增加,在25km光纤末端系统信噪比、温度和应变测量准确度均得到了较大提升,当纵模数为19时,温度和应变测量准确度分别达到最佳值3.81℃和86.69με. 展开更多

关键词 光纤光学 光纤传感 自外差检测 多模FP激光器 布里渊光时域反射计系统 信噪比

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OLT PON端口内置OTDR技术分析 被引量：1

11

作者 欧月华 任艳 《电信科学》 北大核心 2015年第9期190-195,共6页

伴随着"宽带中国"战略的推进,FTTx大规模部署,同时光纤故障检测需求越来越多,需要一种以较低成本实现PON故障检测,提高运维效率的解决方案。因此,研究了OLT PON端口内置OTDR技术,分析比较了不同波长方案的实现和成本,重点提... 伴随着"宽带中国"战略的推进,FTTx大规模部署,同时光纤故障检测需求越来越多,需要一种以较低成本实现PON故障检测,提高运维效率的解决方案。因此,研究了OLT PON端口内置OTDR技术,分析比较了不同波长方案的实现和成本,重点提出了基于PON端口内置OTDR的PON系统架构,给出PON端口内置OTDR技术的测试性能要求以及限制其对设备、通信业务影响的要求,从而使PON端口内置OTDR能够满足运营商的PON运营检测需求,提高运维效率。 展开更多

关键词 otdr 端口检测 PON

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OTDR宏弯曲损耗测试的分析与应用 被引量：4

12

作者 罗志会 王舟 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2009年第12期55-57,共3页

宏弯曲损耗已经成为影响FTTx线路传输质量的重要因素。通过分析宏弯曲损耗形成的机理,针对实际工程中弯曲损耗测量存在特点和问题,探讨了利用OTDR准确测试单模光纤中宏弯曲损耗的相关技术,为工程中正确应用OTDR检测光纤的宏弯曲损耗提... 宏弯曲损耗已经成为影响FTTx线路传输质量的重要因素。通过分析宏弯曲损耗形成的机理,针对实际工程中弯曲损耗测量存在特点和问题,探讨了利用OTDR准确测试单模光纤中宏弯曲损耗的相关技术,为工程中正确应用OTDR检测光纤的宏弯曲损耗提供了参考。 展开更多

关键词 光纤通信 光时域反射 宏弯曲损耗

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基于频分复用φ-OTDR的高频振动检测与解调 被引量：2

13

作者 孙抗 韩毓 何梦阳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第7期148-151,共4页

相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)是一种借助光纤为传感媒介,检测外部振动信息的可靠方案。为提高系统的探测频率,设计了一种双脉冲频分复用结构的φ-OTDR系统。通过对双脉冲信号中的其中一路采用频分复用技术处理,产生用于检测动态相位... 相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)是一种借助光纤为传感媒介,检测外部振动信息的可靠方案。为提高系统的探测频率,设计了一种双脉冲频分复用结构的φ-OTDR系统。通过对双脉冲信号中的其中一路采用频分复用技术处理,产生用于检测动态相位变化的不同频率载波信号,使更多的探测脉冲可以同时在光纤中传输。并针对振动信号的解调,提出一种微分自交叉相除的反正切(PGC-DSD-Arctan)算法,解决了传统算法中解调效果受调制深度影响的问题,具有更好的适用性和更高的稳定性。通过搭建系统平台,可以有效地在10 km传感范围内检测并解调出20 kHz振动信号的相位和频率信息。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 光纤振动传感 频分复用 信号解调 高频振动检测

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B-OTDR应变精度的提升

14

作者 李立功 闫继送 +2 位作者 袁明 张志辉 孙强 《光通信技术》 北大核心 2018年第11期49-52,共4页

针对布里渊光时域反射计(B-OTDR)的应变测试精度要求,深入分析了影响B-OTDR应变测试精度的主要因素,并分别给出了相应的解决措施。实验结果表明:这些措施有效提升了B-OTDR的应变测试精度,在1m空间分辨率下,11km光纤的应变测试精度为... 针对布里渊光时域反射计(B-OTDR)的应变测试精度要求,深入分析了影响B-OTDR应变测试精度的主要因素,并分别给出了相应的解决措施。实验结果表明:这些措施有效提升了B-OTDR的应变测试精度,在1m空间分辨率下,11km光纤的应变测试精度为±17.3με,优于工程应用中要求的±50με的应变测试精度。 展开更多

关键词 分布式光纤传感系统 应变测试精度 信噪比 布里渊光时域反射计

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基于φ-OTDR的振动检测研究型综合实验设计

15

作者 秦祖军 高江江 +1 位作者 银珊 王新强 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第2期23-27,33,共6页

设计了基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的车辆振动检测研究型教学实验。包括φ-OTDR基本原理、实验场地选择、关键参数确定、振动信号检测以及信号处理算法设计等。实践表明,针对常规幅值差分累加算法在振动信号解调中存在差分间隔... 设计了基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的车辆振动检测研究型教学实验。包括φ-OTDR基本原理、实验场地选择、关键参数确定、振动信号检测以及信号处理算法设计等。实践表明,针对常规幅值差分累加算法在振动信号解调中存在差分间隔依赖性问题,学生能融合所学数理知识提出一种简单、高可靠的振动信号检测方法。该方法不仅可以避免常规方法因差分间隔依赖性出现的振动误判问题,而且大幅增加了检测信号的信噪比。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 振动检测 差分累加算法

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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

16

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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布里渊散射分布式光纤传感技术的研究进展 被引量：27

17

作者 王其富 乔学光 +3 位作者 贾振安 尉婷 高宏 王向宇 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第7期7-9,共3页

阐述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术测量光纤温度/应变的基本传感原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的几种传感技术,布里渊光时域反射(BOTDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)、布里渊光频域分析(BOFDA)分布式光纤传感技术,特别对B... 阐述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术测量光纤温度/应变的基本传感原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的几种传感技术,布里渊光时域反射(BOTDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)、布里渊光频域分析(BOFDA)分布式光纤传感技术,特别对BOTDR的原理和典型系统方案进行了详细的介绍。最后,叙述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术当前的进展和趋势。 展开更多

关键词 布里渊散射 分布式 光纤传感器 光时域反射

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基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述 被引量：19

18

作者 桂鑫 李政颖 +2 位作者 王洪海 王立新 郭会勇 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期747-776,共30页

光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于... 光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 光纤分布式传感 光时域反射技术 光频域反射技术

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全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势 被引量：48

19

作者 耿军平 许家栋 +1 位作者 郭陈江 韦高 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第2期4-8,共5页

综述了基于光时域反射和光频域反射的分布式温度光纤传感器的原理、技术以及最新的研究进展 ,并在此基础上分析了温度光纤传感器的发展趋势。

关键词 温度传感器 分布式光纤传感器 光频域反射 光时域反射

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基于多种小波分解方法综合判决的低误报率分布式光纤围栏入侵监测系统 被引量：16

20

作者 吴庥伟 吴慧娟 +2 位作者 饶云江 吴宇 赵天 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1692-1696,共5页

针对相位敏感光时域反射计型分布式光纤围栏入侵监测系统对外界干扰敏感、误报率高的问题进行了深入研究,比较了多种小波提取入侵信号突变特征方法,并提出一种基于多个小波分解结果进行综合判决来降低分布式光纤围栏误报率的方法.实验... 针对相位敏感光时域反射计型分布式光纤围栏入侵监测系统对外界干扰敏感、误报率高的问题进行了深入研究,比较了多种小波提取入侵信号突变特征方法,并提出一种基于多个小波分解结果进行综合判决来降低分布式光纤围栏误报率的方法.实验结果表明,多种小波分解可以分别提取不同层次的突变细节信息,为综合决策提供更完备的信息和条件,比单一判决能更有效降低系统误报率,室外长期测试可达到0-1次/24h,大大提高了分布式光纤围栏报警系统的稳定性和置信度水平. 展开更多

关键词 光纤传感器 相位敏感光时域反射计 小波分解 误报率

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