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相位敏感光时域反射系统的时钟同源I/Q解调方法 被引量:6
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作者 刘珉含 王旭 +4 位作者 于淼 付群健 常天英 张瑾 崔洪亮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期213-220,共8页
提出一种基于时钟同源I/Q解调的相位敏感光时域反射系统解调方法.分析了调制信号与混频信号非同源不一致对解调结果的影响,采用声光调制器调制信号、斩波信号与I/Q混频信号时钟同源的方法以消除残余频率的影响.实验采用双压电陶瓷作为... 提出一种基于时钟同源I/Q解调的相位敏感光时域反射系统解调方法.分析了调制信号与混频信号非同源不一致对解调结果的影响,采用声光调制器调制信号、斩波信号与I/Q混频信号时钟同源的方法以消除残余频率的影响.实验采用双压电陶瓷作为扰动源,通过I/Q解调实时获得后向瑞利散射光幅值和相位,进而实现扰动的定位和还原.实验结果表明,该系统能有效地探测到5km和9km处的正弦扰动,定位信号信噪比分别达17.8dB和16dB,相位解调结果准确还原正弦扰动,与正弦曲线的拟合系数分别为0.994和0.991,均方根误差分别为0.116和0.141.实验进一步验证了该方法能够测得不同扰动幅度下的相位正弦变化曲线,并能准确得到不同扰动频率,且扰动位置处相位变化幅度与扰动强度具有良好的线性关系,线性拟合系数达0.992,均方根误差为0.499,均优于非同源解调结果. 展开更多
关键词 光纤传感 时钟同源 I/Q解调 相位敏感光时域反射系统 残余频率
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基于波网络的相位敏感光时域反射系统模式识别方法研究 被引量:5
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作者 张耀鲁 于淼 +5 位作者 常天英 李姝凡 郑志丰 杨悦 王忠民 崔洪亮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期50-61,共12页
针对相位敏感光时域反射系统中传统人工特征提取和模式识别方法实时性差、准确率低的问题,提出一种波网络模式识别方法。该方法通过因果空洞卷积结构充分分析光纤振动信号的时序因果性,通过残差块结构使模型更快收敛,以实现更高的识别... 针对相位敏感光时域反射系统中传统人工特征提取和模式识别方法实时性差、准确率低的问题,提出一种波网络模式识别方法。该方法通过因果空洞卷积结构充分分析光纤振动信号的时序因果性,通过残差块结构使模型更快收敛,以实现更高的识别准确率和效率。实验结果表明,在对手拍、脚踩、棒击三种信号识别时,与一维卷积神经网络结构和长短期记忆网络结构方法相比,该方法识别准确率高达99.85%;且训练耗时最少,低至96 s,测试耗时也仅为30 ms,满足应用实时性的要求。该模式识别方法既具有高准确率又具有高实时性,对于φ-OTDR系统在周界安防中的应用推广具有重要意义。 展开更多
关键词 相位敏感 光时域反射系统 深度神经网络 因果空洞卷积 残差网络 模式识别
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相位敏感光时域反射系统相位模糊及解卷绕 被引量:7
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作者 于淼 孙铭阳 +2 位作者 张耀鲁 何禹潼 郑志丰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期221-228,共8页
对相位敏感光时域反射系统相位模糊问题和解卷绕进行了研究,推导了系统中扰动引入的相位变化的整个过程,分析了相位敏感光时域反射系统相位解调过程中产生相位模糊的原因。实验采用压电陶瓷作为扰动源,通过数字相干解调方法进行了相位... 对相位敏感光时域反射系统相位模糊问题和解卷绕进行了研究,推导了系统中扰动引入的相位变化的整个过程,分析了相位敏感光时域反射系统相位解调过程中产生相位模糊的原因。实验采用压电陶瓷作为扰动源,通过数字相干解调方法进行了相位解调。实验结果表明,相位模糊同时存在于每条相位解调曲线上和曲线之间,因此需要进行两次相位解卷绕消除相位模糊现象;同时,对实验中产生的相位错乱进行了分析,指出相位解卷绕阈值和扰动位置相位的剧烈变化导致了扰动位置相位解卷绕结果不准确,提出了采用相位差变化峰之后的临近位置处的相位变化来还原扰动。实验表明,这种方法能够正确还原扰动信号,能够对10 Hz~1.5 kHz范围内的扰动信号进行准确解调,可同时响应并解调光纤沿线多点扰动,且相位变化幅值与扰动强度具有良好的线性关系。 展开更多
关键词 光纤传感 相位敏感光时域反射系统 相位模糊 相位解卷绕
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相位敏感光时域反射系统数字正交解调算法分析及改进研究 被引量:7
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作者 王旭 刘珉含 +5 位作者 于淼 常天英 崔洪亮 罗政纯 付群健 白杨 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期269-275,共7页
对相位敏感光时域反射系统数字正交解调算法进行了研究。分析了正交解调算法中数字滤波器群延时对系统定位精度的影响,提出采用重定位方法矫正定位误差;同时,研究了系统空间分辨率受正交解调算法中数字滤波器的影响,并通过仿真和实验,... 对相位敏感光时域反射系统数字正交解调算法进行了研究。分析了正交解调算法中数字滤波器群延时对系统定位精度的影响,提出采用重定位方法矫正定位误差;同时,研究了系统空间分辨率受正交解调算法中数字滤波器的影响,并通过仿真和实验,验证并分析了上述问题。结果表明,重定位方法可消除正交解调算法中数字滤波器造成的定位误差,系统空间分辨率由系统结构与数字滤波器共同决定,且由数字滤波器决定的空间分辨率随数字滤波器阶数的增加而增加。实验中解调选择112阶滤波器较佳。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤传感 相位敏感光时域反射系统 数字正交解调 数字滤波器 空间分辨率
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布里渊光时域反射传感系统自适应扰偏模块的研制 被引量:6
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作者 张益昕 王顺 张旭苹 《电子测量技术》 2008年第5期31-34,37,共5页
布里渊光时域反射传感系统通过对布里渊背向散射信号的测量,可以得到温度和应变沿光纤的分布特性。布里渊背向散射信号的偏振态会影响布里渊光时域反射传感系统(BOTDR)的性能。扰偏器可以消除这种影响。本文分析了扰偏器的工作原理。设... 布里渊光时域反射传感系统通过对布里渊背向散射信号的测量,可以得到温度和应变沿光纤的分布特性。布里渊背向散射信号的偏振态会影响布里渊光时域反射传感系统(BOTDR)的性能。扰偏器可以消除这种影响。本文分析了扰偏器的工作原理。设计了一个自适应的扰偏模块并制作了相应的驱动电路。该扰偏模块可以工作在不同的温度和频率点。实验显示该模块可以消除布里渊背向散射信号偏振态的影响,满足BOTDR测量的要求。 展开更多
关键词 布里渊光时域反射传感系统(BOTDR) 扰偏器 半波电压 可编程增益放大器(PGA) 直接数字式频率合成器(DDS)
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布里渊光时域反射传感系统数据采集模块的研制 被引量:2
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作者 董寅 张益昕 +1 位作者 王顺 张旭苹 《光电子技术》 CAS 2007年第2期88-91,96,共5页
分析了布里渊光时域反射传感系统的工作原理。讨论了传感系统性能与数据采集模块硬件性能的关系。设计了一个高速高精度的数据采集模块,其可以满足空间分辨率1 m、温度分辨率1 K以及应变分辨率20με的布里渊光时域反射传感系统的要求。
关键词 布里渊光时域反射传感系统 数据采集 相位噪声 信噪比
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基于BOTDR系统的检测方法研究进展 被引量:4
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作者 韩雪 李永倩 +1 位作者 李晓娟 陈耀辉 《光通信技术》 北大核心 2017年第9期34-37,共4页
从BOTDR系统信号的检测方法出发,分别介绍了本地外差相干检测及自外差相干检测两种相干检测方法,描述并对比了多波长BOTDR系统的两种不同检测方法,进而列举分析了BOTDR检测系统中的噪声因素,对利用相干检测方法提升BOTDR系统信噪比的研... 从BOTDR系统信号的检测方法出发,分别介绍了本地外差相干检测及自外差相干检测两种相干检测方法,描述并对比了多波长BOTDR系统的两种不同检测方法,进而列举分析了BOTDR检测系统中的噪声因素,对利用相干检测方法提升BOTDR系统信噪比的研究现状进行了研究。 展开更多
关键词 布里渊光时域反射系统 信号检测 多波长 信噪比
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分布式光纤震动传感系统的多点定位问题研究 被引量:9
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作者 穆立波 吴悦峰 姚剑 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第6期42-45,49,共5页
针对3种分布式震动传感系统的多点定位问题进行了研究。论述了Sagnac干涉仪系统不易实现多点定位的原因;分析了双路MZ干涉仪系统的多点定位原理和局限性,并通过仿真验证了两点同时扰动定位失效的情况;最后说明了Φ-OTDR系统实现多点定... 针对3种分布式震动传感系统的多点定位问题进行了研究。论述了Sagnac干涉仪系统不易实现多点定位的原因;分析了双路MZ干涉仪系统的多点定位原理和局限性,并通过仿真验证了两点同时扰动定位失效的情况;最后说明了Φ-OTDR系统实现多点定位的原理和可行性,指出该系统最有可能从根本上解决多点定位问题;同时讨论了后2种系统多点定位的空间分辨率和定位精度。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 多点定位 SAGNAC干涉仪 MACH-ZEHNDER干涉仪 相位敏感光时域反射系统 空间分辨率 定位精度
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一种多模FP激光器BOTDR系统的建模分析 被引量:2
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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 布里渊光时域反射系统 信噪比
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基于多波长光源的BOTDR系统的研究进展
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作者 曹翠新 李永倩 +1 位作者 李晓娟 张敏 《光通信技术》 北大核心 2016年第3期36-39,共4页
根据光源的特性对多波长光源进行了分类,分析了基于多波长光源的布里渊光时域反射系统的特性,包括SBS阈值和布里渊谱的波长依赖性,同时介绍了基于多波长光源的布里渊光时域反射系统的优点。
关键词 光纤传感 多波长光纤激光器 多纵模FP激光器 布里渊光时域反射系统
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基于BOTDR散射谱的应变提取方法研究 被引量:7
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作者 陈刚 段洁 +2 位作者 衣文索 巩楠楠 林家楷 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期75-81,共7页
针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布... 针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布里渊应变测量系统。实验结果表明,用Adam算法拟合散射谱曲线后解调的平均应变误差为24.89με,是高斯-牛顿算法拟合曲线最大应变误差的51.96%,是列文伯格-马夸尔特算法拟合曲线最大应变误差的57.42%;Adam算法拟合散射谱曲线的拟合度佳(0.998 9),均方根误差小(0.110 5)拟合测量的精密度高,而且信号处理时间仅为18.5 ms。研究结果对布里渊散射传感技术高精度数据特征提取提供了理论和实验依据。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊散射 布里渊光时域反射系统 应变检测 曲线拟合
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A distributed optical fiber sensing system for synchronous vibration and loss measurement 被引量:7
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作者 张旭苹 乔苇岩 +3 位作者 孙振鉷 单媛媛 曾捷 张益昕 《Optoelectronics Letters》 EI 2016年第5期375-378,共4页
We propose a fully distributed fusion system combining phase-sensitive optical time-domain reflectometry(Φ-OTDR) and OTDR for synchronous vibration and loss measurement by setting an ingenious frequency sweep rate(FS... We propose a fully distributed fusion system combining phase-sensitive optical time-domain reflectometry(Φ-OTDR) and OTDR for synchronous vibration and loss measurement by setting an ingenious frequency sweep rate(FSR) of the optical source. The relationships between FSR, probe pulse width and repeat period are given to balance the amplitude fluctuation of OTDR traces, the dead zone probability and the measurable frequency range of vibration events. In the experiment, we achieve synchronous vibration and loss measurement with FSR of 40 MHz/s, the proble pulse width of 100 ns and repeat rate of 0.4 ms. The fluctuation of OTDR trace is less than 0.45 dB when the signalto-noise ratio(SNR) is over 12 dB for a captured vibration event located at 9.1 km. The proposed method can be used for not only detection but also early warning of damage events in optical communication networks. 展开更多
关键词 OTDR traces fluctuation captured measurable coherent fading appearance EDFA warning
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Design and Fabrication of a Novel Core-Suspended Optic Fiber for Distributed Gas Sensor 被引量:1
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作者 Tao ZHANG 《Photonic Sensors》 SCIE EI CAS 2014年第2期97-101,共5页
We designed a novel core-suspended capillary fiber that the core was suspended in the air hole and close to the inner surface of the capillary, and experimentally demonstrated its fabrication technology. In addition, ... We designed a novel core-suspended capillary fiber that the core was suspended in the air hole and close to the inner surface of the capillary, and experimentally demonstrated its fabrication technology. In addition, a method for linking a single mode fiber and a core-suspended fiber was proposed based on splicing and tapering at the fusion point between the two fibers. By combining with the optical time domain reflectometer technology, we constructed a distributed gas sensor system to monitor greenhouse gas based on this novel fiber. 展开更多
关键词 Hollow fiber core-suspended LINKING distributed gas sensor
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