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基于神经网络的光纤温度估算方法的优化 被引量:1
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作者 李苏雅 董艳唯 +4 位作者 李琳 张弛 李楠 宁琦 陈永辉 《光通信研究》 北大核心 2025年第1期83-88,共6页
【目的】为了有效估算基于布里渊散射的分布式光纤传感中光纤的温度,文章将多层前馈人工神经网络(ANN)应用于温度的估算。【方法】文章在Matlab软件中编写了用于光纤温度计算的单斜坡法、基于伪Voigt模型的最小二乘拟合法和ANN程序,同... 【目的】为了有效估算基于布里渊散射的分布式光纤传感中光纤的温度,文章将多层前馈人工神经网络(ANN)应用于温度的估算。【方法】文章在Matlab软件中编写了用于光纤温度计算的单斜坡法、基于伪Voigt模型的最小二乘拟合法和ANN程序,同时仿真产生了不同信噪比(SNR)下的布里渊谱,采用以上3种算法计算了光纤温度,验证了ANN方法的有效性。在此基础上基于以上仿真产生的布里渊谱研究了ANN的关键参数,即隐层数量、隐层神经元数量和训练目标对训练速度、温度计算时间和准确性的影响规律。【结果】结果表明,ANN方法在SNR为22和37 dB时最大温度误差分别仅为1.18和0.63℃,且计算时间仅为最小二乘拟合法的1/1000左右。当隐层神经元数量不变时,随着隐层层数的增加,训练时间明显下降,计算时间线性增加,但其对温度估算的准确性几乎无影响;随着隐层神经元数量的增加,训练时间和计算时间均增加,隐层有21个神经元时,训练时间近似为1个神经元的67倍,但其对温度估算的准确性几乎无影响;训练目标(布里渊频移误差的平方)小于临界值(约为1 MHz 2)时,随着训练目标的增加,温度误差几乎不变,超过临界值后,随着训练目标的增加,温度误差增大。【结论】采用多层前馈ANN应用于基于布里渊散射的分布式光纤传感中的光纤温度估算时,建议选择单隐层且隐层神经元选择1个,训练目标选择1 MHz 2。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊散射 布里渊频移 人工神经网络 温度 优化
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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
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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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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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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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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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基于线型光纤光栅阵列传感的引气管道泄漏监测研究
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作者 曾川 童杏林 +2 位作者 李泽恺 黄文种 史学锋 《激光技术》 北大核心 2025年第2期271-277,共7页
飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的... 飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的方法设计了光纤光栅阵列参数及封装结构体等,并进行了实验验证与数学分析。结果表明,该传感探头具备一定的应变免疫与振动抵抗能力,感温分辨率0.1 m,定位精度1.0 m,温度测量精度±3℃,工作温度0℃~180℃。此研究结果可替代共晶盐类泄漏探测传感器,为实现远程分布式轻型飞机的引气泄漏温度测量提供了一种新思路。 展开更多
关键词 光纤光学 飞机引气 光纤布喇格光栅 温度传感 分布式阵列传感器 大量程
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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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基于布里渊效应的海缆埋深监测技术研究(特邀)
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作者 吴坤 吴明埝 +4 位作者 陈青青 吴正明 谢书鸿 王道根 李松林 《光通信研究》 北大核心 2025年第4期58-64,共7页
【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里... 【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆埋深分析与计算方法,以实现更高效和便捷的海缆埋深状态监测。【方法】文章提出了一种融合BOTDA与反向传播神经网络(BPNN)的智能化监测方法,研究将海底电缆内置通信光纤重构为分布式温度传感器阵列,结合机器学习技术突破传统技术框架。利用BOTDA设备采集24 km海缆的布里渊散射中心频率偏移量数据,经频移-温度/应变耦合方程转换获得全线路温度分布数据并建立标准化数据集,以此构建一个BPNN模型,通过机器学习自动挖掘温度分布特征以实现海缆温度与埋深状态之间的映射关系。该模型以实测温度数据作为输入,通过现场实验和历史数据校准模型参数,经过训练和优化后,输出预测的埋深状态。【结果】文章所提BPNN模型能够有效捕捉海底电缆温度变化与埋深之间的非线性关系,获取线路海缆的埋深状态随距离变化的关系,以此来实现海缆埋深状态的预测。【结论】研究表明,基于分布式光纤温度应变传感技术和BPNN的埋深测量方法可以实现海底电缆埋深状态的精准监测,其中检测的准确率可达97%。 展开更多
关键词 分布式光纤温度应变传感 布里渊光时域分析 海缆埋深 非线性关系 反向传播神经网络
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基于准分布式光纤光栅应变测量桥梁挠度的方法研究
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作者 顾佳祺 邹家盛 田石柱 《光电工程》 北大核心 2025年第6期98-107,共10页
工程结构变形分布可以评估桥梁结构的健康状态,然而传统采用的“点式”传感技术在获取整体结构变形分布方面存在明显不足。基于准分布式光纤光栅应变测量技术,提出一种适用于监测简支钢箱梁结构变形分布的曲率识别挠曲线法。理论探讨光... 工程结构变形分布可以评估桥梁结构的健康状态,然而传统采用的“点式”传感技术在获取整体结构变形分布方面存在明显不足。基于准分布式光纤光栅应变测量技术,提出一种适用于监测简支钢箱梁结构变形分布的曲率识别挠曲线法。理论探讨光纤光栅应变-曲率-挠度的曲线反演原理,通过简支箱梁四点弯曲试验数值模拟,结果表明,基于曲率识别挠度的方法具有较高的精度,且跨中相对误差仅为2.14%。将不锈钢管封装的光纤光栅应变传感器布置在2 m跨度的简支钢箱梁表面,得到结构变形分布与应变分布之间具有良好的线性相关性,并且反演的挠度和百分表跨中最大相对误差小于3.80%,为箱梁分布式长期的变形监测提供参考方案。 展开更多
关键词 挠度测量 准分布式光纤传感 健康监测 简支箱梁
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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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基于近红外技术的非接触式酒精度检测系统
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作者 曹志群 项高鹏 +1 位作者 胡临天 廖梓宏 《激光与红外》 北大核心 2025年第3期408-413,共6页
酒精浓度的非接触式测量具有便捷快速,实时跟踪等特点,在酒业生产等领域具有重要的研究意义。本文基于酒精溶液近红外吸收光谱特性,使用1300 nm波长的激光二极管和光电探测器开发了此套以STM32单片机为内核的酒精度快速检测系统。铟镓... 酒精浓度的非接触式测量具有便捷快速,实时跟踪等特点,在酒业生产等领域具有重要的研究意义。本文基于酒精溶液近红外吸收光谱特性,使用1300 nm波长的激光二极管和光电探测器开发了此套以STM32单片机为内核的酒精度快速检测系统。铟镓砷二极管探测器与配套硬件捕捉与转换光电信号,以检测电压差值反映酒精溶液的红外吸收,与酒精度多项式拟合建立检测模型,经温度修正后存入主控系统实现酒精浓度预测。实验表明,检测系统对样本组的拟合优度为0.9996,对验证组检测的平均标准偏差为0.158,远低于传统酒精计的0.5。结果表明,该检测系统相比于市场上现有红外检测系统具有检测精度高、稳定性强、连续检测的特点,可在不破坏酒精样液的前提下实现对浓度的快速检测,满足市场上的工业标准与需求,对制酒业等相关行业具有重要应用价值。 展开更多
关键词 光学 非接触式测量 近红外吸收光谱特性 近红外检测技术 温度修正 酒精度检测
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BOFDA技术综述及用于岩土工程监测的可行性研究 被引量:19
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作者 曹鼎峰 施斌 +2 位作者 严珺凡 魏广庆 费冰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第S1期132-137,共6页
布里渊散射光频域分析技术(BOFDA),是一套通过测量连续泵浦光和连续探测光相互作用后产生的布里渊散射光所确定的基带函数的脉冲响应,运用相关计算方法确定传感光纤上物理信息的综合系统。与其它分布式光纤传感器相比,BOFDA可在窄基带... 布里渊散射光频域分析技术(BOFDA),是一套通过测量连续泵浦光和连续探测光相互作用后产生的布里渊散射光所确定的基带函数的脉冲响应,运用相关计算方法确定传感光纤上物理信息的综合系统。与其它分布式光纤传感器相比,BOFDA可在窄基带下操作,具有分布式、高信噪比、高空间分辨率、低成本、多频信号平行测量和处理、信号动态范围大等优点。本文对BOFDA用于测量应变和温度的基本原理进行了介绍,并对前人做的室内、现场试验进行了概括和总结。 展开更多
关键词 布里渊散射光频域分析技术(BofDA) 光纤传感技术 分布式监测 地质工程 岩土工程
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基于布里渊光时域峰值边沿分析的变压器绕组局部热点检测 被引量:8
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作者 刘云鹏 黎晏霖 +1 位作者 李欢 范晓舟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3486-3498,共13页
变压器绕组的温度分布一直是电网运行人员重点关注的对象。与传统传感器相比,分布式光纤传感具有抗电磁干扰能力强、可实现分布式测量等优势,其中布里渊光时域分析技术(BOTDA)的性能稳定,适用于大多数场景,但BOTDA的空间分辨率为m级,难... 变压器绕组的温度分布一直是电网运行人员重点关注的对象。与传统传感器相比,分布式光纤传感具有抗电磁干扰能力强、可实现分布式测量等优势,其中布里渊光时域分析技术(BOTDA)的性能稳定,适用于大多数场景,但BOTDA的空间分辨率为m级,难以分辨绕组运行中的局部热点。该文从布里渊散射增益谱的机理入手,利用双峰拟合算法,并结合对异常峰值曲线的边沿分析,提出了一种在不增加系统硬件复杂度的基础上提升BOTDA空间分辨率的方法,以满足局部热点检测要求。通过对光纤沿线不同位置、不同热点长度及不同热点温度下的模拟试验验证了该方法的有效性,在实验室条件下可将准确传感的热点长度提升至原空间分辨率的一半以内。基于变压器实际绕组的局部升温试验,实现了绕组异常热点的精确定位和长度感知,并准确解调了绕组局部热点的温度,进一步验证了该方法的实际可行性和检测优越性,温度相对误差控制在5%以内,为提高变压器绕组温度在线监测的经济性和可行性提供新的思考,同时也为变压器绕组局部故障的提前感知和预警提供了新的思路。 展开更多
关键词 光纤传感 变压器 绕组热点温度 布里渊光时域分析技术 空间分辨率
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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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冻融条件下路基温度场和湿度场分布式感知试验 被引量:1
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作者 凌建明 张玉 +2 位作者 钱劲松 吴振吉 郑纯宇 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期582-591,共10页
搭建土体冻融多物理场感知室内试验装置,布设传统点式传感器和分布式光纤,对土体冻融过程中路基温度场、湿度场和变形情况开展试验监测,探究单端冻结、双端融化条件下土体温度场和湿度场的分布式感知特征,验证主动加热分布式光纤技术的... 搭建土体冻融多物理场感知室内试验装置,布设传统点式传感器和分布式光纤,对土体冻融过程中路基温度场、湿度场和变形情况开展试验监测,探究单端冻结、双端融化条件下土体温度场和湿度场的分布式感知特征,验证主动加热分布式光纤技术的监测效果。试验结果表明,-15℃单端冻结条件下,土体冻结过程按降温速率分为快速冷却、逐步降温、稳定平衡三阶段,冻结锋面逐渐下移,最大冻深约占土柱高度的35%。孔隙水受冻胀迁移力影响向冻结锋面移动,引起冻融前后土体湿度场重分布,并导致土体冻胀变形,变形量为土体最大冻深的7.8%~10.9%。分布式光纤可准确得到冻融过程中土体温度场、湿度场变化特征,识别土体内冻结区域范围,温度、湿度监测拟合优度R2分别达0.98和0.94。 展开更多
关键词 路基工程 温度场 湿度场 分布式感知 季冻区路基 主动加热光纤
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基于双斜坡法的光纤应变快速测量方法
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作者 董艳唯 王浩 +4 位作者 孙昭 张春晖 李琳 李苏雅 陈永辉 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6749-6756,共8页
为了提高基于布里渊散射的光纤应变测量的实时性,将仅根据两个工作点布里渊增益计算布里渊频移的双斜坡法用于光纤应变测量。介绍双斜坡法的基本原理,基于仿真布里渊谱研究左右两侧工作点选择对布里渊频移计算准确性的影响规律,确定最... 为了提高基于布里渊散射的光纤应变测量的实时性,将仅根据两个工作点布里渊增益计算布里渊频移的双斜坡法用于光纤应变测量。介绍双斜坡法的基本原理,基于仿真布里渊谱研究左右两侧工作点选择对布里渊频移计算准确性的影响规律,确定最佳的工作点。基于确定的最佳工作点和不同信噪比的布里渊谱,研究信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)对双斜坡法和最小二乘拟合法准确性的影响规律。结果表明:双斜坡法的两个工作点围绕光纤沿线布里渊频移的均值对称时误差最小;随两个工作点频率之差的增加布里渊频移误差先减小后增大。相似准确性下双斜坡法的布里渊谱测量时间仅为最小二乘拟合法的约1/30,布里渊频移的计算时间仅约为后者的1/480。 展开更多
关键词 布里渊散射 分布式光纤传感 双斜坡法 快速应变测量
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