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基于增强型φ-OTDR的光纤麦克风阵列实现方法
1
作者 韩钰铖 佟帅 +6 位作者 罗承镇 赵世松 张道 李洪任 李云飞 熊菲 张益昕 《光电子技术》 2024年第4期275-281,288,共8页
针对相位敏感型光时域反射计(φ-OTDR)系统易受到干涉信号失真、相干衰落噪声和传感光纤灵敏度的限制,在声学信号的高保真重建中面临挑战的问题,提出了一种基于增强型φ-OTDR的高保真分布式光纤麦克风(DOFM)阵列的实现方法。通过锁相的... 针对相位敏感型光时域反射计(φ-OTDR)系统易受到干涉信号失真、相干衰落噪声和传感光纤灵敏度的限制,在声学信号的高保真重建中面临挑战的问题,提出了一种基于增强型φ-OTDR的高保真分布式光纤麦克风(DOFM)阵列的实现方法。通过锁相的结构设计与优化IQ解调,提升系统信噪比(SNR)的同时降低了运算复杂度,结合一种多点声音信号增强(MASE)算法,在80~3 400 Hz频率范围内,系统SNR相对于单个等效传感节点(ESU)提高了12.5 dB,相位解调的失真抑制率(DSR)达到95%。测试结果显示,该方法能够为实现高性能光纤麦克风阵列提供一种可靠的技术途径。 展开更多
关键词 相位光时域反射计 多点声信号增强算法 分布式光纤麦克风
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基于Φ-OTDR的架空输电线路覆冰在线监测方法 被引量：12
2
作者 熊菲 邢振华 +5 位作者 张益昕 张道 陈亚泽 方行 张旭苹 王峰 《光电子技术》 CAS 2022年第2期81-88,共8页
利用ANSYS有限元分析软件建立等高架空输电线路有限元模型并进行模态分析,揭示了架空输电线固有频率与覆冰厚度间的单调递减规律,因此提出了一种基于相位敏感型光时域反射(Phase-sensitive optical time-domain reflectometer,Φ-OTDR)... 利用ANSYS有限元分析软件建立等高架空输电线路有限元模型并进行模态分析,揭示了架空输电线固有频率与覆冰厚度间的单调递减规律,因此提出了一种基于相位敏感型光时域反射(Phase-sensitive optical time-domain reflectometer,Φ-OTDR)技术的输电线固有频率测定方法,通过反演覆冰厚度变化,实现覆冰在线监测。搭建了输电线覆冰模拟装置,Φ-OTDR设备的测试结果表明悬垂线的小幅度振动频率只与系统属性有关,而与外部激励无关,且悬垂线的固有频率随着覆冰层数的增加而降低,具有很好的单调性,从而为架空输电线路覆冰在线监测提供了一种潜在的全新解决方案。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射计 输电线路 覆冰 固有频率
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基于KNN算法与φ-OTDR系统的高铁声屏障故障识别方法 被引量：2
3
作者 付达靓 姚媛媛 +6 位作者 刘华如 高乾熠 李英 张旭苹 戴程程 邹宁睦 张益昕 《光电子技术》 CAS 2023年第3期261-268,共8页
提出了一种基于K近邻(K-nearest neighbors,KNN)算法和相位敏感光时域反射(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,φ-OTDR)系统的高铁声屏障故障识别方法。设计了V字型光缆敷设方式,能够感知声屏障不同高度吸声板在脉动... 提出了一种基于K近邻(K-nearest neighbors,KNN)算法和相位敏感光时域反射(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,φ-OTDR)系统的高铁声屏障故障识别方法。设计了V字型光缆敷设方式,能够感知声屏障不同高度吸声板在脉动力冲击下的振动,并利用φ-OTDR系统采集振动信号。对振动信号进行多域特征提取以及K近邻分类后,可以实现对声屏障故障状态识别。实验结果表明,在复杂场景下对于故障点的识别正确率达到了90.9%。该方法为声屏障故障识别提供了一条可行的技术路线,能够减少对专业人员的依赖,对于提升高铁声屏障智能运维水平具有重要意义。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射 声屏障 多域特征提取 K近邻
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基于Φ-OTDR的海风机与海底电缆在线状态监测方法 被引量：3
4
作者 陈勇 张驰 +5 位作者 丁哲文 冯磊 贾星杰 赵世松 王健 张益昕 《光电子技术》 CAS 2023年第1期53-61,共9页
利用自研的Φ-OTDR系统,在福建省某海上风电场开展了演示验证,实现了对海风机机组的启动-运行-停机等不同工况下的状态分析与诊断,总结了不同工况下的振动特征及诊断依据;以及针对海底电缆的水流冲击、锚害拖拽、抵近船只航行等监测预... 利用自研的Φ-OTDR系统,在福建省某海上风电场开展了演示验证,实现了对海风机机组的启动-运行-停机等不同工况下的状态分析与诊断,总结了不同工况下的振动特征及诊断依据;以及针对海底电缆的水流冲击、锚害拖拽、抵近船只航行等监测预警功能,总结了不同海缆状态下及周边环境感知目标事件特征。实测结果证明该方案能够在线监测海风机与海底电缆状态,并有效感知周围环境,为提升海上风电场运维水平提供了可靠的技术途径。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射 海底电缆 海风机 锚害 水流冲击 工况分析
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一种融合Φ-OTDR和MZI的PCCP断丝监测系统 被引量：2
5
作者 熊菲 屈博扬 +8 位作者 周廣南 王浩然 张旭苹 梁蕾 王金 赵世松 张道 王峰 张益昕 《光电子技术》 CAS 2023年第2期133-141,共9页
设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低... 设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低于20 kHz,空间定位误差在±2 m以内,具备长距离定位断丝故障和分辨振动事件特征频率的能力,为PCCP的全生命周期在线结构健康监测提供了一种可靠的技术手段。 展开更多
关键词 预应力钢筋混凝土管(PCCP) 相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR) 马赫-曾德尔干涉仪(MZI) 断丝监测
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一种频分复用和偏振分集融合的Φ-OTDR系统 被引量：1
6
作者 李云飞 刘静霄 +3 位作者 赵世松 陈晓红 佟帅 王顺 《光电子技术》 CAS 2021年第4期283-288,共6页
提出了一种频分复用(FDM)和偏振分集接收(PDR)融合的Φ-OTDR结构,可以提升Φ-OTDR系统扰动信号无失真重构的能力。期望利用这种融合技术,有效实现对干涉衰落和偏振衰落的同时抑制。通过验证性实验,将10 s数据的重构信号平均失真率由15.... 提出了一种频分复用(FDM)和偏振分集接收(PDR)融合的Φ-OTDR结构,可以提升Φ-OTDR系统扰动信号无失真重构的能力。期望利用这种融合技术,有效实现对干涉衰落和偏振衰落的同时抑制。通过验证性实验,将10 s数据的重构信号平均失真率由15.55%降低至1.10%。对比单独使用FDM技术抑制干涉衰落和单独使用PDR技术抑制偏振衰落,具有更好的衰落噪声抑制效果。为Φ-OTDR系统的工程推广提供了一种有效的抗衰落噪声方式。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射 衰落噪声 频分复用 偏振分集接收
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基于分布式光纤声场传感的预应力钢筒混凝土管断丝监测研究进展 被引量：1
7
作者 张旭苹 周廣南 +7 位作者 王浩然 王金 刘世超 张道 赵世松 王峰 熊菲 张益昕 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期141-152,共12页
为了解决水资源时空分布不均匀的困境,我国目前正在兴建一系列大规模引调水工程。预应力钢筒混凝土管(PCCP)因其强度高、抗震好、防渗漏等优点,被广泛应用在长距离输水管道的建设中。但是随着服役年限的增加,PCCP管道存在预应力钢丝断... 为了解决水资源时空分布不均匀的困境,我国目前正在兴建一系列大规模引调水工程。预应力钢筒混凝土管(PCCP)因其强度高、抗震好、防渗漏等优点,被广泛应用在长距离输水管道的建设中。但是随着服役年限的增加,PCCP管道存在预应力钢丝断裂的现象,积累到一定程度便有可能诱发爆管事故,因而迫切需要对PCCP断丝进行实时在线监测。相比于传统手段,基于分布式光纤声场传感(DAS)的PCCP断丝监测技术在传感器布设的便捷性和事件识别的准确性方面具有明显优势。本文分析了PCCP断丝成因,对比了现有的各种PCCP断丝监测方法,并介绍了近年来出现的基于融合式DAS原理的PCCP断丝实时在线监测解决方案,同时对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 预应力钢筒混凝土管 断丝监测 分布式光纤声场传感 融合型系统
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长距离海缆在线监测改进型C-OTDR系统 被引量：22
8
作者 张旭苹 陈晓红 +6 位作者 梁蕾 赵世松 何如龙 佟帅 王峰 邹宁睦 张益昕 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期3-14,共12页
海底光缆承载包括互联网、语音以及跨国公司专线业务等95%以上的国际通信业务,是国际信息化发展的主要载体,对其运行状态的监测具有非常重大的意义。针对下一代海缆系统在监测损耗的同时还需要对外部侵入事件提前预警的需求,设计一种融... 海底光缆承载包括互联网、语音以及跨国公司专线业务等95%以上的国际通信业务,是国际信息化发展的主要载体,对其运行状态的监测具有非常重大的意义。针对下一代海缆系统在监测损耗的同时还需要对外部侵入事件提前预警的需求,设计一种融合Φ-OTDR(Phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometry)的C-OTDR(Coherent Optical Time Domain Reflectometry)海缆在线监测系统,实现单跨距离为127 km的振动和损耗的同步监测。为了寻求Φ-OTDR和C-OTDR在偏振态问题上的冲突解决方案,提出一种基于偏振分集幅度的最优选择算法。采用所提算法可以有效抑制衰落噪声对传感系统的影响,保障对外部扰动事件的重构精度。水流冲击和锚害拖拽等湖试结果表明,本文所研制的改进型C-OTDR系统已经达到设计效果。 展开更多
关键词 光通信 相干探测 相位敏感型光时域反射仪 偏振分集 海缆监测
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