基于光栅阵列振动传感的道面车辆监测研究

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作者 宋珂 刘佳欣 +1 位作者 胡文宇 周爱 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期673-683,共11页

针对道面全时域监测手段的不足,提出了一种基于光栅阵列振动传感的道面车辆监测方法。该方法基于光栅阵列技术,通过将光栅阵列传感光缆布设道面底层,利用光栅阵列解调设备实现车辆振动行驶信息的获取。通过对车辆的行驶振动数据进行理... 针对道面全时域监测手段的不足,提出了一种基于光栅阵列振动传感的道面车辆监测方法。该方法基于光栅阵列技术,通过将光栅阵列传感光缆布设道面底层,利用光栅阵列解调设备实现车辆振动行驶信息的获取。通过对车辆的行驶振动数据进行理论分析和实验研究,在有效滤波的前提下,可准确获取车辆行驶的轨迹,并进一步测得车辆行驶的速度、位置等信息。此外,通过设计基于图像的车辆跟踪识别算法,极大地消除了恶劣环境的影响,可实现监测路段全时全域的跟踪监测,为公路的智能化探索了一条新的道路。 展开更多

关键词 振动传感 车辆跟踪 光栅阵列 道面

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基于光纤感知参数的长距离管道清管器自动化运行实时监测系统

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作者 孙伟 李菲 +3 位作者 黄全 田铭 杨玥 明昌朋 《电子设计工程》 2024年第22期105-110,共6页

为解决长距离管道清管器作业时,若出现卡堵状态未能及时发现定位,导致管道不能正常输送这一问题,设计基于光纤感知参数的长距离管道清管器自动化运行实时监测系统。考虑清管器卡堵时,卡堵振动信号主要作用于管道光缆光纤上,为此,系统利... 为解决长距离管道清管器作业时,若出现卡堵状态未能及时发现定位,导致管道不能正常输送这一问题,设计基于光纤感知参数的长距离管道清管器自动化运行实时监测系统。考虑清管器卡堵时,卡堵振动信号主要作用于管道光缆光纤上,为此,系统利用长距离管道同沟铺设的通信光缆,组建光纤振动感知网络。由光源模块对管道光缆光纤持续输入光脉冲,并使用光电探测器接收返回的光纤感知信号,将光纤感知的光信号变成电信号模式发送至PC端。使用基于PNN的清管器光纤振动信号分类器,由基于光纤感知参数的清管器定位方法,结合此信号从光源模块发射、被光电探测器接收的时间差参数,运算振动的清管器位置。实验中,该系统可实时跟踪清管器的位置,及时掌握清管器的运行状态,监测位置与实际位置仅存在0.01 m的偏差。 展开更多

关键词 光纤感知参数 长距离 管道清管器 自动化运行 实时监测 信号分类器

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基于边缘滤波法的光纤光栅振动传感器解调技术 被引量：9

3

作者 罗进 江山 熊岩 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期469-472,共4页

为了满足各种场合中对振动信号监测的需求,基于长周期光栅的边缘滤波原理,设计了一种结构简单、低成本的光纤布喇格光栅振动传感器解调系统。系统在硬件部分采用双光路结构及低噪声光电转换电路,解调及显示软件基于LabVIEW平台开发。通... 为了满足各种场合中对振动信号监测的需求,基于长周期光栅的边缘滤波原理,设计了一种结构简单、低成本的光纤布喇格光栅振动传感器解调系统。系统在硬件部分采用双光路结构及低噪声光电转换电路,解调及显示软件基于LabVIEW平台开发。通过在可调谐振动台上试验,证明了系统能实现对振动传感器可用范围(0Hz～300Hz)内振动信号频率的解调,误差在3%以内。结果表明,振动加速度与模拟信号伏值成线性关系,拟合得到本系统的比例因子为0.94,拟合程度为0.9752,可对加速度在0～4.7g范围内的振动信号进行振动加速度解调。 展开更多

关键词 传感器技术 光纤布喇格光栅 长周期光栅 边缘滤波 振动加速度 频率解调

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基于Mach-Zehnder干涉的全光纤防区型周界系统 被引量：8

4

作者 张睿 江山 +3 位作者 闫奇众 印新达 刘军荣 熊岩 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期334-337,共4页

为了对各种防区进行实时监测,准确分辨出入侵行为,提出了一种基于非平衡马赫-曾德尔结构干涉原理的全光纤防区型周界报警系统。对这种干涉结构进行了理论分析和实验验证,并在LabVIEW平台上开发了基于此传感结构的防区报警软件,在运行10d... 为了对各种防区进行实时监测,准确分辨出入侵行为,提出了一种基于非平衡马赫-曾德尔结构干涉原理的全光纤防区型周界报警系统。对这种干涉结构进行了理论分析和实验验证,并在LabVIEW平台上开发了基于此传感结构的防区报警软件,在运行10d内,此系统准确报警率达95.1%。结果表明,此系统对突发事件有较好的模式识别能力,该结构在防区报警系统方面具有较好的效果。 展开更多

关键词 传感器技术 报警系统 LABVIEW 全光纤防区

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基于EDFA的分布式光纤喇曼温度解调技术 被引量：1

5

作者 薛野 江山 +2 位作者 印新达 宋珂 董雷 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期544-547,共4页

为了消除掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对分布式光纤温度传感器测温精度的影响,采用精确的修正公式进行温度解调是一种有效手段。通过分析掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对系统产生的影响,并将计算的中间结果代入理论公式获得了... 为了消除掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对分布式光纤温度传感器测温精度的影响,采用精确的修正公式进行温度解调是一种有效手段。通过分析掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对系统产生的影响,并将计算的中间结果代入理论公式获得了修正后的温度解调公式。实验中分别采用理论公式和修正公式对温度进行分布式测量并获得了实验数据。结果表明,修正后的温度解调公式有效补偿了掺铒光纤放大器噪声引起的误差,并显著提高了系统的信噪比和测温精度;修正公式可将系统的整体测温精度提高到1℃～2℃;此外,实验中观察到多模光纤中喇曼背向自发散射同样会出现放大现象,这与单模光纤中的情形类似,且放大喇曼自发散射依然具有理想的温度效应。 展开更多

关键词 传感器技术 温度解调公式 放大喇曼自发散射 放大自发辐射噪声

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基于3×3耦合器Fox-Smith型光纤周界系统的定位技术 被引量：3

6

作者 任广 江山 +2 位作者 闫奇众 印新达 熊岩 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期480-483,共4页

为了对长距离周界入侵进行定位,提出一种使用3×3耦合器作为基本元件的Fox-Smith干涉仪光纤入侵探测系统。对此结构及其定位方法进行了理论分析和实验验证。当有冲击作用在传感光纤上时,光纤中的光波受到相位调制,利用两束光波受到... 为了对长距离周界入侵进行定位,提出一种使用3×3耦合器作为基本元件的Fox-Smith干涉仪光纤入侵探测系统。对此结构及其定位方法进行了理论分析和实验验证。当有冲击作用在传感光纤上时,光纤中的光波受到相位调制,利用两束光波受到调制的时间不同从而产生相位差;通过对解调出的相位信号进行傅里叶变换,获取了一系列的陷波点。结果表明,在长度为34.793km传感光纤上,获得平均定位误差为±83m,可见该种结构在长距离周界系统定位是可行的。这一结果在长距离周界入侵定位上具有一定的帮助。 展开更多

关键词 传感器技术 光纤 Fox-Smith干涉仪 入侵探测 定位

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基于光纤光栅传感系统的入侵信号识别 被引量：6

7

作者 李惠芳 印新达 +2 位作者 刘简 张翠 陈园 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2012年第2期12-14,共3页

介绍了一种基于光纤光栅传感器的周界检测系统中的信号处理方法,即时频数据分析法。在时域信号分析的基础上,通过将时域信号进行频域转换来进行入侵信号的模式识别及分析,并利用MATLAB仿真计算结果加以验证。试验结果表明该方法可以提... 介绍了一种基于光纤光栅传感器的周界检测系统中的信号处理方法,即时频数据分析法。在时域信号分析的基础上,通过将时域信号进行频域转换来进行入侵信号的模式识别及分析,并利用MATLAB仿真计算结果加以验证。试验结果表明该方法可以提升系统识别不同的入侵行为的能力,解决了纯时域分析下难实现的模式识别问题。 展开更多

关键词 光纤光栅振动传感器 周界安防 模式识别

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光纤布拉格光栅电气测温系统的研究和设计 被引量：1

8

作者 李梦齐 江山 +2 位作者 印新达 钱磊 于本化 《光通信研究》 北大核心 2013年第2期52-54,共3页

为了避免电力系统中设备或者线缆发热引起火灾事故,实现对电气设备的在线温度监测已成为电力系统安全与稳定的重要保障。文章设计并实现了一种高速率、高精度和低成本的适合工程应用的分布式光纤光栅电气测温系统,对陶瓷封装的光纤光栅... 为了避免电力系统中设备或者线缆发热引起火灾事故,实现对电气设备的在线温度监测已成为电力系统安全与稳定的重要保障。文章设计并实现了一种高速率、高精度和低成本的适合工程应用的分布式光纤光栅电气测温系统,对陶瓷封装的光纤光栅传感器的温度响应特性进行了实验验证,结果表明,光纤光栅传感器的反射波长与温度具有良好的线性关系。通过对电力高压开关柜的长期温度监测,证明了该系统具有良好的稳定性和较高的测温精度,适用于电力系统测温领域。 展开更多

关键词 温度监测 光纤布拉格光栅 电气测温系统 高压开关柜

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聚类分析在分布式光纤振动传感系统中的应用 被引量：5

9

作者 唐文靖 印新达 +3 位作者 闫奇众 熊岩 刘军荣 董雷 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期854-857,共4页

为了解决分布式光纤振动传感系统中多点同时扰动情况下扰动点定位和扰动时间难以判断的问题,采用信号处理方法,应用聚类分析技术,对系统生成的热点图先做阈值处理,提取目标对象,依聚类分析的结果,对扰动点进行定位和扰动时间加以确认。... 为了解决分布式光纤振动传感系统中多点同时扰动情况下扰动点定位和扰动时间难以判断的问题,采用信号处理方法,应用聚类分析技术,对系统生成的热点图先做阈值处理,提取目标对象,依聚类分析的结果,对扰动点进行定位和扰动时间加以确认。结果表明,该方法在排除噪声干扰的同时,较为准确、合理地对扰动行为的位置和扰动持续时间做出了判断。这属于事件等级划分的一个步骤,该研究为最终系统报警策略的规划提供了依据。 展开更多

关键词 光纤光学 聚类分析 分布式传感器 小波滤噪

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应用于吸收型甲烷传感器的1650nm DFB激光器的研制 被引量：3

10

作者 周宁 李林松 +5 位作者 曹明德 黄晓东 王定理 于斌 郑光辉 董雷 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期289-292,共4页

光学吸收法是一种工程上有效可行的检测痕量甲烷气体的方法,具有广泛地应用于构建煤矿坑道等场合的安全防护和报警系统的潜力。为实现针对甲烷气体1653nm吸收峰特性的单色光源,采用金属有机化合物化学气相沉积外延和纳米压印等技术手段... 光学吸收法是一种工程上有效可行的检测痕量甲烷气体的方法,具有广泛地应用于构建煤矿坑道等场合的安全防护和报警系统的潜力。为实现针对甲烷气体1653nm吸收峰特性的单色光源,采用金属有机化合物化学气相沉积外延和纳米压印等技术手段,从多量子阱外延材料设计和金属有机化合物化学气相沉生长到器件封装,研制了1653nm分布反馈激光器。器件性能达到了52dB边模抑制比、14.9%的外微分斜率效率、不大于12mA的阈值电流、匹配甲烷1653nm吸收带的0.116nm@20dB光谱线宽和稳定的光学与电学特性。基于该激光器,对体积分数为0.005～0.05的甲烷气体测试误差率不大于1.3%。结果表明,该器件能够应用于基于谐波法的痕量甲烷探测工程系统,且适应于批量制造。 展开更多

关键词 激光器 分布反馈激光器 纳米压印 甲烷痕量探测 谐波检测技术

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基于NPU的光纤振动信号数据预处理算法 被引量：1

11

作者 郭家旭 董雷 《电子设计工程》 2021年第20期156-160,共5页

在分布式光纤振动传感系统判断入侵事件的过程中,需要处理规模巨大的传感器阵列信号,使用中央处理器(CPU)端的异常事件识别所需的计算量大,而且运算时间长,特别消耗CPU的计算资源。基于此,利用华为公司的网络处理器(NPU)设备并结合Tenso... 在分布式光纤振动传感系统判断入侵事件的过程中,需要处理规模巨大的传感器阵列信号,使用中央处理器(CPU)端的异常事件识别所需的计算量大,而且运算时间长,特别消耗CPU的计算资源。基于此,利用华为公司的网络处理器(NPU)设备并结合TensorFlow计算框架进行运算实现,对分布式光纤振动传感系统采集到的部分本地原始解调数据进行读取以及预处理,以此分担CPU端的运算压力。经过测试表明,在NPU设备上对本地部分原始数据进行预处理后符合原系统准确度需求,所用的时间约为CPU端的1/3。 展开更多

关键词 光纤周界 TensorFlow NPU计算 信号处理

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分布式光纤传感技术在高速铁路测速中的应用 被引量：6

12

作者 杨玥 韦御风 董雷 《交通科技》 2018年第1期76-78,共3页

随着我国列车速度的不断提高,为保证行车安全,对列车的速度、距离监测变得越来越重要。当前的列车测速测距方式,其测量精度受到技术本身的限制。文中提出将分布式光纤传感技术应用于高速铁路测速测距,具有实时性好、灵敏度高、室外无源... 随着我国列车速度的不断提高,为保证行车安全,对列车的速度、距离监测变得越来越重要。当前的列车测速测距方式,其测量精度受到技术本身的限制。文中提出将分布式光纤传感技术应用于高速铁路测速测距,具有实时性好、灵敏度高、室外无源、监测距离长等优势,可准确提供列车行驶速度、方向、位置等信息。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 高速铁路 测速测距

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基于分布式光纤振动传感系统的清管器跟踪定位 被引量：4

13

作者 渠红海 《现代信息科技》 2022年第5期138-140,共3页

针对清管器跟踪定位设备无法实时连续跟踪的问题,将与油气管道伴行的通信光缆作为振动传感器,接入分布式光纤测振系统,实现清管器工作过程中的跟踪定位。清管器经过管道焊接缝隙时会发生撞击产生强烈振动波,通过采集和识别此种特殊的振... 针对清管器跟踪定位设备无法实时连续跟踪的问题,将与油气管道伴行的通信光缆作为振动传感器,接入分布式光纤测振系统,实现清管器工作过程中的跟踪定位。清管器经过管道焊接缝隙时会发生撞击产生强烈振动波,通过采集和识别此种特殊的振动信号,经过时域和空域的分析,实现清管器实时跟踪定位。现场实验证明该技术可以有效进行清管器的实时跟踪定位,具有很高的工程应用价值。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 油气管道 清管器 实时跟踪定位

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光纤光栅测温结合视频分析在公路隧道火灾监测中的应用 被引量：4

14

作者 王冠宇 董雷 杨玥 《交通科技》 2017年第1期112-114,118,共4页

目前还没有一种火焰检测技术能够单独适应各种隧道火焰的监测。将光纤光栅测温技术和视频分析技术结合起来进行隧道火焰监测,能够在实现火焰场景可视化的同时,从温度变化、图像特征等角度综合判别火焰是否存在,保证了监测的有效性和稳... 目前还没有一种火焰检测技术能够单独适应各种隧道火焰的监测。将光纤光栅测温技术和视频分析技术结合起来进行隧道火焰监测,能够在实现火焰场景可视化的同时,从温度变化、图像特征等角度综合判别火焰是否存在,保证了监测的有效性和稳定性。 展开更多

关键词 光纤光栅测温 视频分析 火焰检测

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基于分布式光纤测振技术的公路隧道交通流及车速检测 被引量：3

15

作者 杨玥 文艺博 《交通科技》 2019年第3期112-114,共3页

分布式光纤测振系统具有反应灵敏、监测距离长、测量空间连续、现场无需供电等优势,非常适用于狭长且封闭的隧道环境。文中利用分布式光纤测振技术,对公路隧道沿线在各时段的车流量数据进行采集和统计,同时,对隧道内每台车辆的行驶速度... 分布式光纤测振系统具有反应灵敏、监测距离长、测量空间连续、现场无需供电等优势,非常适用于狭长且封闭的隧道环境。文中利用分布式光纤测振技术,对公路隧道沿线在各时段的车流量数据进行采集和统计,同时,对隧道内每台车辆的行驶速度分别进行实时监测。以作为现有交通检测技术的有效补充,为公路隧道的运营管理提供可靠的参考依据。 展开更多

关键词 分布式光纤测振 公路隧道 交通流检测 车速检测

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光纤光栅周界入侵报警系统在多风环境中的应用 被引量：3

16

作者 张涛 田铭 《信息通信技术与政策》 2018年第7期91-94,共4页

光纤光栅周界入侵报警系统通过感知布防区域的振动实现对入侵行为的预警。当系统安装于多风环境中,如何正确识别入侵行为和大风干扰,提高系统报警准确率及降低误报率,是需要重点探索的问题。对于安装位置相邻的多个传感单元,入侵产生的... 光纤光栅周界入侵报警系统通过感知布防区域的振动实现对入侵行为的预警。当系统安装于多风环境中,如何正确识别入侵行为和大风干扰,提高系统报警准确率及降低误报率,是需要重点探索的问题。对于安装位置相邻的多个传感单元,入侵产生的扰动一致性和规律性较为明显,而风雨产生的扰动一般较为随机无序,本文通过对相邻传感单元信号之间的相似度分析,实现对大风环境的预判,从而对报警策略进行动态调整,提升系统的预警效果。 展开更多

关键词 光纤光栅测振 相似性度量 周界入侵报警

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分布式光栅传感技术在电缆廊道火灾报警领域的应用研究 被引量：2

17

作者 江涛 王宇庭 +1 位作者 王世琪 何晶鑫 《交通科技》 2018年第4期171-174,共4页

为了满足葛洲坝船闸电缆廊道内动力电缆的火灾报警监控系统的高等级防护需求,提出了基于分布式光栅阵列传感技术的新一代感温火灾报警系统。该系统采用基于拉丝塔技术的全自动光纤光栅在线制造工艺,利用信号解调技术构建大容量波分、时... 为了满足葛洲坝船闸电缆廊道内动力电缆的火灾报警监控系统的高等级防护需求,提出了基于分布式光栅阵列传感技术的新一代感温火灾报警系统。该系统采用基于拉丝塔技术的全自动光纤光栅在线制造工艺,利用信号解调技术构建大容量波分、时分混合复用的传感器网络,实现了对电缆廊道内温度场及电缆表面温度状态信息的实时监控。测试表明该技术在动力电缆廊道内正弦曲线形敷设,能够准确响应10cm空间范围的小规模火源,并输出相应的报警信号,能够满足高等级防护需求的电缆廊道内动力电缆的早期火灾准确快速报警的应用需求。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 光纤光栅阵列 电缆廊道 火灾报警

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分布式光纤传感系统在公路隧道车速监测中的应用

18

作者 胡安东 鄢国柱 +2 位作者 王晓薇 谭学勇 范超 《中国交通信息化》 2023年第7期131-134,共4页

交通隧道内的车速监测对于隧道的运行管理非常重要。由于交通隧道应用环境特殊,现有的交通检测技术不能够有效地满足隧道内的车速监测需求。本文基于分布式光纤传感系统构建路面振动探测网络,对车辆行驶碾压路面产生的振动进行采集和分... 交通隧道内的车速监测对于隧道的运行管理非常重要。由于交通隧道应用环境特殊,现有的交通检测技术不能够有效地满足隧道内的车速监测需求。本文基于分布式光纤传感系统构建路面振动探测网络,对车辆行驶碾压路面产生的振动进行采集和分析,对隧道内各车辆分别进行实时的速度监测。模拟测试表明,本文提出的基于光纤传感的公路隧道内车速监测方法,可以准确判断车辆加速行驶或者减速行驶的状态,同时对车辆在行驶过程中各个位置、各个时刻的瞬时速度进行准确地估算,对车辆行驶全过程的速度状态进行实时有效的监测,速度估算的平均误差不超过±5m/s,为交通隧道在运营过程中的安全管理提供了可靠的参考依据。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 振动探测 交通隧道 车速监测

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光纤光栅解调中实现双机热备的方法

19

作者 夏珂 《信息通信》 2014年第7期9-10,共2页

介绍了光纤光栅解调的基本原理和光纤光栅解调仪表的基本系统结构。阐述了现阶段双机热备的应用场合和必要性,并提出了双机热备的解决方案。

关键词 光纤光栅 双机热备 双机同步 AD9833 单片机

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分布式光纤传感技术在高速公路边坡安全监测中的应用

20

作者 姚明远 张浩霖 《交通科技》 2019年第5期34-36,共3页

现有的高速公路边坡监测技术,主要面临的难点是电类技术抗干扰、取电、信号传输、维护。文中利用分布式光纤传感技术,以SNS柔性防护网为光缆载体,实现了现场无需供电、集传感与传输于一体的长距离监测。通过对应力和振动监测数据的采集... 现有的高速公路边坡监测技术,主要面临的难点是电类技术抗干扰、取电、信号传输、维护。文中利用分布式光纤传感技术,以SNS柔性防护网为光缆载体,实现了现场无需供电、集传感与传输于一体的长距离监测。通过对应力和振动监测数据的采集分析,提供准确的告警信息,定位精度可达±20 m。该技术有效克服了现有边坡监测技术的不足,并且将主动预警和被动报警相结合,可及时发现高速公路边坡危岩落石灾害事件。 展开更多

关键词 高速公路 边坡监测 分布式光纤传感 SNS柔性防护网

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