时空二维Kalman解卷绕与Φ-OTDR协同的水声多目标探测(特邀)

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作者 吴金懿 王照勇 +9 位作者 刘依凡 陈义赐 陈柏琦 宋菲菲 李璇 皮浩洋 叶青 高侃 蔡海文 瞿荣辉 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期315-325,共11页

水下多类型目标探测在海洋安全、海上救援、海洋生态保护和渔业发展等方面具有重要意义。在这项工作中,将基于频率分集的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统与悬浮布设的声敏缆相结合,检测和分析了多类型目标的水声信号。创新性地引入... 水下多类型目标探测在海洋安全、海上救援、海洋生态保护和渔业发展等方面具有重要意义。在这项工作中,将基于频率分集的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统与悬浮布设的声敏缆相结合,检测和分析了多类型目标的水声信号。创新性地引入了时空二维Kalman算法,充分利用Φ-OTDR探测数据的时间域和空间域的二维连续性,突破了相位卷绕特性对动态范围与系统重复频率的限制,确保了多类型目标信息的高保真探测。进一步地,通过非消声水池实验验证了时空二维Kalman算法的可行性,并分析了遥控潜水器(ROV)、仿生鱼和模拟潜水员等多类型目标的频谱特性。实验结果表明,ROV为连续信号,频率范围为200~1700 Hz,频谱图中存在等频率间隔排列(24 Hz)的线谱;仿生鱼的信号间隔为0.5 s,对应仿生鱼的鱼尾摆动周期,频率范围为1500~1700 Hz;模拟潜水员信号间隔为0.25 s,对应氧气瓶气泡喷吐周期,频率范围为150~400 Hz。该技术为多类型水声目标探测和鉴别提供了重要技术手段,有望推动水下目标探测与海洋监测的发展,拓展Φ-OTDR的应用领域。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 水下多类型目标探测 时空二维Kalma n算法 相位卷绕特性

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IQ解调低通滤波器截止频率变化对Φ-OTDR系统性能的影响

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作者 张振鹤 刘丰年 +5 位作者 张国敬 赖榕 张竣凯 黄逸轩 钟晴 龙晟 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期34-39,共6页

为了优化相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)系统的信号解调质量、空间分辨率及振动定位性能,基于外差相干探测的Φ-OTDR系统通过欠采样和同相正交(IQ)解调技术,研究了低通滤波器(LPF)截止频率对系统性能的影响。实验中采用窄线宽激光器、... 为了优化相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)系统的信号解调质量、空间分辨率及振动定位性能,基于外差相干探测的Φ-OTDR系统通过欠采样和同相正交(IQ)解调技术,研究了低通滤波器(LPF)截止频率对系统性能的影响。实验中采用窄线宽激光器、声光调制器、平衡探测器等搭建系统,并设置5种不同截止频率(12.5、10、7.5、5、2.5 MHz)的LPF进行对比分析。实验结果表明:当LPF截止频率为7.5 MHz时,解调信号的信噪比(SNR)达到最高值(40 d B),且不同采样点间的信号质量更稳定;同时,LPF截止频率对系统空间分辨率无显著影响,但对振动定位存在一定误差(约2~5 m)。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射仪 同相正交解调 低通滤波器

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基于移动方差平均与谱减法的通信光缆Φ-OTDR扰动定位

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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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相干衰落抑制Φ-OTDR的分布式光纤周界安防技术 被引量：2

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作者 胡祖翰 钱恒 +3 位作者 石先明 刘利平 徐余明 罗斌 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期564-571,共8页

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,... 基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别.实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%. 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 相干衰落 周界安防

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Φ-OTDR系统的数字信号处理及应用 被引量：10

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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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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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Ф-OTD R系统中的衰落效应抑制研究进展(特邀)

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作者 雷艳阳 陈金博 +2 位作者 刘帅旗 李天夫 董永康 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期18-33,共16页

相位敏感光时域反射计(Phase-sensitive OTDR,Ф-OTDR)技术通过实时解调背向瑞利散射光信号的相位信息演变过程实现对传感光纤沿线振动/声音信号的定量测量与分析,具有响应速度快、探测灵敏度高等独特优势,在周界安防、油气管线监测、... 相位敏感光时域反射计(Phase-sensitive OTDR,Ф-OTDR)技术通过实时解调背向瑞利散射光信号的相位信息演变过程实现对传感光纤沿线振动/声音信号的定量测量与分析,具有响应速度快、探测灵敏度高等独特优势,在周界安防、油气管线监测、海洋监测等领域具有广阔的应用前景。但由于Ф-OTD R系统受相干衰落效应和偏振衰落效应的影响,散射信号低信噪比位置将形成传感“死区”,导致相位信息解调失真。Ф-OTD R系统结构包括自相干探测和本振外差探测两大类,常见的解调方式包括I Q相位解调、Hilbert变换解调、PGC相位解调和3×3耦合解调。现有的Ф-OTD R系统偏振衰落抑制方案主要包括全保偏系统结构、脉冲光偏振控制及偏振分集,相干衰落抑制方案主要包括波长/频率/相位分集方案、特殊传感单元方案、算法改善方案。现有的偏振、相干衰落抑制方案均有效改善了Ф-OTD R系统中传感“死区”导致的相位解调失真,实现了对振动信号的高保真定量测量。随着Ф-OTD R系统应用领域的不断拓展,高解调速率、多参量融合感知将是未来Ф-OTDR技术的研究趋势。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计技术 相干衰落效应 偏振衰落效应 瑞利散射

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基于脉冲调制的Φ-OTDR研究综述 被引量：8

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作者 钟翔 赵世松 +2 位作者 邓华夏 张进 马孟超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期185-194,共10页

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统向传感光纤中注入探测光脉冲,通过测量光脉冲传输过程中产生的背向瑞利散射光的波动实现对入侵扰动的识别和定位,故探测光脉冲对Φ-OTDR系统性能有重要影响。介绍了Φ-OTDR... 基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统向传感光纤中注入探测光脉冲,通过测量光脉冲传输过程中产生的背向瑞利散射光的波动实现对入侵扰动的识别和定位,故探测光脉冲对Φ-OTDR系统性能有重要影响。介绍了Φ-OTDR基于光脉冲调制方面的研究进展,其中包括光脉冲的宽度、频率、形状以及消光比等参数对Φ-OTDR系统性能影响机理,以及通过脉冲调制优化Φ-OTDR系统信噪比、报警率、空间分辨率、响应带宽等参数以及恢复振动信号波形方面的研究进展。旨在通过光脉冲调制实现Φ-OTDR系统多项性能指标同步提升提供新思路,进一步推动Φ-OTDR的工程应用。 展开更多

关键词 脉冲调制 光纤光学 光纤传感 相位敏感光时域反射

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面向电力管廊外破监测的分布式光纤传感技术研究 被引量：3

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作者 范佳铭 黄闽南 +2 位作者 王一山 雍明超 吕立冬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1433-1442,共10页

电力管廊是城市里重要的基础设施,对其结构和状态进行监测及评估备受关注。本文针对电力管廊外力破坏监测的问题,提出一种基于衰减补偿的光时域差分曲线方差阈值定位振动事件的方案,并通过实验论证了其定位外破事件的准确性。该方案基... 电力管廊是城市里重要的基础设施,对其结构和状态进行监测及评估备受关注。本文针对电力管廊外力破坏监测的问题,提出一种基于衰减补偿的光时域差分曲线方差阈值定位振动事件的方案,并通过实验论证了其定位外破事件的准确性。该方案基于相敏型光时域反射系统架构,根据管廊外破事件引起的光纤振动导致光时域反射曲线在该事件位置处混乱度急剧增加的现象,对不同测量序列得到的光时域反射曲线作差,然后对光纤各位置对应的差值向量数据求方差,设定方差阈值定位外破事件。同时,考虑到光纤衰减导致方差阈值随距离增加而降低的问题,采用衰减补偿算法使光纤上任意散射位置对应相同的脉冲功率水平,从而修正光纤衰减对方差阈值的影响。实验搭建了分布式光纤振动传感系统,采用脉宽为30 ns、峰值功率为30 dBm的光脉冲,在约25 km的光纤范围,获得±3 m的定位精度。电力管廊外力破坏事件,具有低频、大扰动、持续长的特点,所提出系统方案通过曲线平均抑制瑞利散射衰落噪声,结合光纤衰减补偿校正散射信号幅值,从而将振动事件引起的光信号相位变化作为探测曲线波动的主导因素,以确保对外力破坏事件不漏报、不误报。 展开更多

关键词 电力管廊 相位敏感光时域反射 差分方差算法 振动监测 阈值定位

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基于相位检测原理的TDR土壤电导率测量研究 被引量：13

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作者 杨卫中 王一鸣 +1 位作者 李保国 王克栋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期183-187,共5页

介绍了基于相位检测的时域反射(P-TDR)技术的工作原理。对8种不同盐分含量的砂壤土土样在5个含水量水平下进行实验,结果显示,信号的反射系数随电导率增加单调减小。分别采用线性和二次多项式对测量结果进行建模实验,并选择二次多项式为P... 介绍了基于相位检测的时域反射(P-TDR)技术的工作原理。对8种不同盐分含量的砂壤土土样在5个含水量水平下进行实验,结果显示,信号的反射系数随电导率增加单调减小。分别采用线性和二次多项式对测量结果进行建模实验,并选择二次多项式为P-TDR电导率测量模型,模型的决定系数达0.812以上。土壤含水量对电导率测量有较大影响,在分析了土壤含水量与多项式系数关系的基础上,最终建立了以土壤含水量和反射系数为变量的土壤电导率预测模型。土壤质地等因素对P-TDR电导率测量的影响还需通过田间现场测量实验进行研究。 展开更多

关键词 土壤 电导率 盐分 时域反射 相位检测

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基于相位敏感光时域反射计的长距离入侵探测系统(英文) 被引量：15

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作者 张春熹 钟翔 +1 位作者 李立京 李勤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期742-746,共5页

根据受激布里渊散射(SBS)对相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的监测距离的限制,分析了在使用不同灵敏度的光电探测器时φ-OTDR系统的监测距离,并根据SBS阈值随着光纤长度的增加而下降的特点,提出了一种新的光路结构以提升系统的监测距离... 根据受激布里渊散射(SBS)对相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的监测距离的限制,分析了在使用不同灵敏度的光电探测器时φ-OTDR系统的监测距离,并根据SBS阈值随着光纤长度的增加而下降的特点,提出了一种新的光路结构以提升系统的监测距离。该光路结构采用环行器将敏感光纤分为多个部分,并对各部分的后向瑞利散射光分别进行探测,避免了各部分光纤产生的斯托克斯光相互叠加,从而提高了SBS阈值,进而实现了提升系统监测距离的目的。在实验室测试中,使用3个环行器将敏感光纤分为了3个部分并实现了66.92 km的监测距离。通过增加环行器的数量,系统的监测距离可以进一步提高。 展开更多

关键词 受激布里渊散射(SBS) 相位敏感光时域反射计(φ-otdr) 光纤分布式扰动传感器

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基于时域反射法土壤探头的性能研究 被引量：3

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作者 石庆兰 王一鸣 +1 位作者 王克栋 冯磊 《农机化研究》 北大核心 2011年第3期159-161,165,共4页

TDR时域反射法(Time Domain Refletrometry)是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注。为此,介绍了基于相位检测的TDR时域反射法土壤探头的测试原理以及结构组成,从理... TDR时域反射法(Time Domain Refletrometry)是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注。为此,介绍了基于相位检测的TDR时域反射法土壤探头的测试原理以及结构组成,从理论上推导出该土壤探针采用PVC绝缘涂层和增加探针首端与同轴电缆间的阻抗变换能够有效地增大测量值的线性范围,改善土壤水分含量与信号传播时间间的线性关系。从土壤针绝缘涂层的对比实验和阻抗变换影响的对比实验中验证了上述结论。 展开更多

关键词 土壤水分测量 时域反射法 土壤探头 相位检测

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土壤水分测量中相位差检测算法的实验与研究

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作者 石庆兰 董乔雪 冯磊 《农机化研究》 北大核心 2011年第9期185-188,共4页

TDR时域反射法是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注。为此,介绍一种在TDR时域反射法基础上发展起来的基于相位检测法的土壤水分测量技术,即基于相位检测的时域反... TDR时域反射法是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注。为此,介绍一种在TDR时域反射法基础上发展起来的基于相位检测法的土壤水分测量技术,即基于相位检测的时域反射测量法(P-TDR)。针对时间差检测过程中的相位多值问题,提出了确定相位差测量值范围的解决算法,以及实际应用时的解决办法。同时,采用相位检测法设计的传感器对土壤水分测量的结果与烘干法的测量结果进行比较,验证了该方法的可靠性。 展开更多

关键词 土壤水分测量 烘干法 时域反射法 相位检测

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利用时域反射仪测定饱和砂土中非水相液体 被引量：2

14

作者 陈福新 巨兆强 +1 位作者 刘晓娜 钱天伟 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期331-336,共6页

利用时域反射技术,以饱和砂土和菜籽油、机油为研究对象,室内模拟研究了非水相液体(NAPLs,nonaqueous phase liquids)污染土壤的介电常数和电导率的变化规律,确定了饱和砂土中NAPLs含量的预测模型。研究表明:1饱和砂土中体积含油量在0~0... 利用时域反射技术,以饱和砂土和菜籽油、机油为研究对象,室内模拟研究了非水相液体(NAPLs,nonaqueous phase liquids)污染土壤的介电常数和电导率的变化规律,确定了饱和砂土中NAPLs含量的预测模型。研究表明:1饱和砂土中体积含油量在0~0.05 cm^3/cm^3时,土壤介电常数并无显著变化;随着NAPLs体积含量的进一步增加,介电常数呈线性减小趋势;土壤体积质量和NAPLs类型对相同饱和度的土壤介电常数未产生影响。2饱和土壤的电导率与NAPLs含量存在良好的线性负相关关系(R2=0.96);土壤体积质量对相同饱和度的土壤电导率未产生影响。3混合介电模型(a=0.5)高估了饱和砂土中NAPLs含量,平均RMSE为0.038 cm^3/cm^3;参数a调整为0.52后,混合介电模型提高了预测精度,比原混合介电模型(a=0.5)预测精度可以提高23.2%。本研究结果表明可利用时域反射技术监测污染土壤的介电常数与电导率并测定饱和土壤中NAPLs的含量。 展开更多

关键词 时域反射技术 饱和砂土 非水相液体 介电常数 混合介电模型

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脉冲参量对时间门控光频域反射仪性能的影响 被引量：2

15

作者 易守天 张志勇 +2 位作者 何海军 张信普 钱恒 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期162-167,共6页

为了对时间门控光频域反射仪系统参量设置进行优化,采用光脉冲压缩原理搭建了时间门控光频域反射仪试验系统,进行了理论分析与实验验证,取得了仿真与实验数据。结果表明,当探测光脉冲信号的峰值功率和本振光信号功率不变时,系统信噪比... 为了对时间门控光频域反射仪系统参量设置进行优化,采用光脉冲压缩原理搭建了时间门控光频域反射仪试验系统,进行了理论分析与实验验证,取得了仿真与实验数据。结果表明,当探测光脉冲信号的峰值功率和本振光信号功率不变时,系统信噪比只与啁啾率相关,且与其成反比;当扫频范围保持80MHz不变时,系统相位噪声随脉宽增加呈现先减小后增大的趋势,且最小值处于2.5μs附近;在实际应用中,满足系统最大扫频范围的条件下,通过调节扫频信号的脉宽,可以获得最优系统相位噪声(最小值)。这一结论对时间门控光频域反射仪系统参量设置与优化是有帮助的。 展开更多

关键词 光纤光学 散射 时间门控光频域反射仪 啁啾率 信噪比 相位噪声

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基于时域反射法的冬笋地下位置探测器设计 被引量：6

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作者 林为政 王俊楠 +2 位作者 倪忠进 吕艳 倪益华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期31-38,共8页

针对冬笋资源丰富且需求大但只能依靠经验丰富的农民探寻,且市场上没有专门探测仪器的问题,该文通过分析高频下冬笋-土壤介电常数模型,提出一种基于时域反射的冬笋探测方法,并以此为基础设计了一款成本较低、操作方便的冬笋探测器。其... 针对冬笋资源丰富且需求大但只能依靠经验丰富的农民探寻,且市场上没有专门探测仪器的问题,该文通过分析高频下冬笋-土壤介电常数模型,提出一种基于时域反射的冬笋探测方法,并以此为基础设计了一款成本较低、操作方便的冬笋探测器。其原理是通过2个贴片天线来发射和接收电磁波,由于电磁波在不同介质内传播速度和衰减率不同,在通过不同介质后,幅值比和相位差会产生差值,从而判别是否有冬笋。探测器硬件上包括:高频信号源的锁相环和滤波器、幅相检测、天线、微处理器及其相关按键和蜂鸣器等模块。经过实地探测,发现地下位置有冬笋存在时幅值比和相位差与周围相差15%以上,能有效对冬笋进行探测并能达到70%左右的准确率,性能稳定。该探测器可节约25%以上的探寻时间,其成本不到探地雷达的十分之一。 展开更多

关键词 机械化 设计 冬笋探测器 介电常数 时域反射 幅值比 相位差

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基于光纤传感技术的电缆接头局部放电监测 被引量：11

17

作者 皮昊书 韦盈释 +3 位作者 陈金锋 陈子涵 吴中 马楠 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期57-62,共6页

通过对电缆中间接头局部放电现象的监测可以及时判断其中间接头的绝缘状况,并及早发现绝缘缺陷,降低配电网电缆故障率.提出一种基于相敏光时域反射仪(phase-sensitive optical time-domain reflectometry,φ-OTDR)的分布式光纤传感系统... 通过对电缆中间接头局部放电现象的监测可以及时判断其中间接头的绝缘状况,并及早发现绝缘缺陷,降低配电网电缆故障率.提出一种基于相敏光时域反射仪(phase-sensitive optical time-domain reflectometry,φ-OTDR)的分布式光纤传感系统,以相邻弱光栅间的光纤作为传感单元,通过检测相邻弱光纤光栅的干涉信号,可以得到电缆中间接头局部放电声波振动信号的频率、相位和位置等相关信息,从而判断局部放电的强弱及放电位置.实验模拟电缆中间接头局部放电情形,搭建电缆接头局部放电光纤监测系统.在10 k V电压等级下进行实时监测实验,成功检测出局部放电产生的声波信号,其频谱主要分布于9~15 kHz.将传感光纤与电缆复合,或沿电缆铺设,能够做到实时的分布式在线监测. 展开更多

关键词 光纤传感 相敏光时域反射仪 弱光纤光栅 干涉信号 电缆接头 局部放电

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相位敏感光时域反射系统低频响应性能优化

18

作者 于淼 孙铭阳 +3 位作者 何禹潼 张崇富 郑志丰 孔谦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期243-251,共9页

相位敏感光时域反射系统以其分布式光纤传感技术的优势在分布式水听、压裂微地震检测、自然灾害预警等低频监测领域具有极高的应用前景。文中对系统中脉冲斩波信号与频率调制信号时钟不同源的问题予以验证,并对其产生的影响进行理论分析... 相位敏感光时域反射系统以其分布式光纤传感技术的优势在分布式水听、压裂微地震检测、自然灾害预警等低频监测领域具有极高的应用前景。文中对系统中脉冲斩波信号与频率调制信号时钟不同源的问题予以验证,并对其产生的影响进行理论分析;设计双路同步时钟源驱动产生脉冲斩波信号和频率调制信号,降低每个脉冲重复周期中频率调制信号的随机低频相位噪声,提高探测脉冲光的相位稳定性;采用时钟同源和时钟非同源两种方式对典型的基于外差相干检测的相位敏感光时域反射系统的声光调制器进行驱动,由信号发生器驱动缠有光纤的压电陶瓷,产生不同频段的扰动信号。实验结果表明:在同一测试条件下,前者在低频段的信噪比、相位解调质量、频率响应方面均优于后者,最小响应频率为0.1 Hz,相对提高两个数量级,降低了系统中低频噪声干扰。该方法易于实现,可与现有的低频性能优化方法或结构兼容,进一步提高系统低频响应性能。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射 时钟同源控制 随机相位噪声抑制 低频探测

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