分布式光纖傳感系統(tǒng)的信號處理技術研究.pdf

1、分布式光纖傳感系統(tǒng)由于其體積小、重量輕、無需供電、抗電磁干擾等特點，在安防、軍事、管道運輸?shù)戎T多領域獲得了廣泛應用。
　　基于不同的光纖環(huán)路結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的光纖傳感系統(tǒng)在檢測范圍、信噪比、靈敏度等方面有很大的不同。其中，基于相位敏感瑞利散射的光時域反射技術(Φ-OTDR)因其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、可同時對多點振動進行檢測和定位等特點，成為了目前分布式光纖傳感研究領域的熱點。本文在深入研究和比較了Φ-OTDR結(jié)構(gòu)光纖振動傳感器原理的基礎上

2、，提出了一系列的對振動信號進行定位、降噪及分類的信號處理方法。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.介紹Φ-OTDR的基本原理，構(gòu)建了基于Φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)。設計實驗驗證了該系統(tǒng)中振動信號的幅度頻率與振動源的幅度頻率之間的線性關系。提出了基于3×3解調(diào)技術和基于高雙折射Sagnac干涉環(huán)的系統(tǒng)改進方案，并通過分析振動信號的信噪比及其幅度與振動源強度的線性度，對比了兩種改進系統(tǒng)與原始系統(tǒng)的檢測效果。
　　2.對振動信號的時

3、域特征、頻域特征、尺度域特征進行深入研究，針對Φ-OTDR系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)量大、易受環(huán)境干擾的特點，提出了基于短時能量、短時過雙電平率、頻帶方差、小波系數(shù)能量方差的復合特征動態(tài)閾值振動檢測方法。該方法能對發(fā)生在傳感光纖上的振動事件進行精確的實時檢測。
　　3.針對長距離監(jiān)測環(huán)境中振動信號信噪比低，單一特征難以對振動事件進行準確識別的問題，提出了一種基于譜減法降噪-復合特征提取-支持向量機的振動事件識別方法。該方法可以有效識別多種振動信