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基于OFDR技术的土体含水率模型研究
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作者 高磊 袁泽 +1 位作者 王勤 高明军 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期96-105,共10页
土体含水率是影响土体工程性质的重要因素,因此对土体含水率进行测定具有重要的工程意义。本文采用主动加热光纤法,通过光频域反射(OFDR)技术进行土体含水率测定试验,以最大升温值法(ΔT_(max))标定土体含水率,得到土体含水率与光纤温... 土体含水率是影响土体工程性质的重要因素,因此对土体含水率进行测定具有重要的工程意义。本文采用主动加热光纤法,通过光频域反射(OFDR)技术进行土体含水率测定试验,以最大升温值法(ΔT_(max))标定土体含水率,得到土体含水率与光纤温度特征值之间的函数模型,并基于试验结果建立了土体光纤温度特征值随土体含水率、电加热功率和加热时间变化的BP神经网络预测模型。研究结果表明:基于试验结果得到的4个含水率函数模型,在电加热功率越大且加热时间越长条件下,函数模型拟合效果较好;借助含水率函数模型,可通过土体光纤温度特征值得到土体含水率预测值,但是函数模型预测精度有限;而本文建立的土体含水率神经网络预测模型具有较高的预测精度,对土体含水率预测的平均相对误差仅为0.18%。结果表明,土体含水率神经网络预测模型相对于土体含水率函数模型精度更高且稳定性更好。 展开更多
关键词 土体含水率 ofdr 函数模型 神经网络
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基于OFDR的带式输送机全域智能精准测温系统设计
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作者 任保将 唐民 +4 位作者 杜锋 富佳兴 高贵恒 崔明 王志浩 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期15-24,共10页
带式输送机沿线温度快速精准测定在煤矿外因火灾预防中起核心作用。基于光时域反射(OTDR)的分布式光纤测温是目前主流的带式输送机沿线测温技术,但存在测温精度不足、定位误差较大等问题。针对该问题,提出了一种基于光频域反射(OFDR)的... 带式输送机沿线温度快速精准测定在煤矿外因火灾预防中起核心作用。基于光时域反射(OTDR)的分布式光纤测温是目前主流的带式输送机沿线测温技术,但存在测温精度不足、定位误差较大等问题。针对该问题,提出了一种基于光频域反射(OFDR)的带式输送机全域智能精准测温系统,通过分析系统技术路线和架构,确定以拉曼散射为理论基础、快速傅里叶变换为信号处理算法,选择可调谐半导体激光器,设计了4层复合结构的OFDR光缆,直径为4 mm,较传统OTDR光缆减小50%,最大拉伸强度提高33%,最大抗压强度提升233%。在山西高和能源有限公司南翼一部带式输送机沿线开展工业性试验,结果表明,该系统在1 a内运行稳定,系统巡检周期为12.5 s,测温准确度为0.5℃,定位准确度为0.25 m,均满足NB/T 10183—2019《矿用分布式光纤测温装置》要求且优于目前行业较高水平,同时能够可靠实现温度超限、温升速率、温差报警功能。 展开更多
关键词 带式输送机 输送带沿线测温 光纤测温 光时域反射 光频域反射 ofdr OTDR
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基于OFDR的光纤链路检测的实现 被引量:1
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作者 谭景甲 韩强 +3 位作者 董杰 刘志明 张志辉 盛立文 《光电技术应用》 2025年第1期7-11,46,共6页
伴随着光纤技术的快速发展,光纤网络已部署于航空航天、舰船、数据中心和工业物联网中。传统的光时域反射仪(optical time domain reflectometer,OTDR)因原理限制,难以实现高分辨率测试,在上述复杂场景中应用受限。基于瑞利散射的光频... 伴随着光纤技术的快速发展,光纤网络已部署于航空航天、舰船、数据中心和工业物联网中。传统的光时域反射仪(optical time domain reflectometer,OTDR)因原理限制,难以实现高分辨率测试,在上述复杂场景中应用受限。基于瑞利散射的光频域反射(optical frequency domain reflection,OFDR)技术可实现极高的空间分辨率、高传感灵敏度和快速的测试速率,该系列产品适用于光器件、光模块、短距离光网络的测试和故障排除,可实现从器件到光学链路全范围的插损、回损和长度测量。文中基于光频域反射法原理设计实现了一套光纤链路检测系统,针对偏振衰落效应和激光器非线性扫频等难题进行了研究,在112 m的测试链路上实现了20μm空间分辨率。 展开更多
关键词 光频域反射(ofdr) 高空间分辨率 偏振衰落 非线性扫频
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面向隧道裂缝监测的OFDR快速解调方法研究
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作者 周晓旭 《传感技术学报》 北大核心 2025年第8期1425-1431,共7页
传统频域反射系统通常采用互相关运算来对外部事件进行定位,算法时间复杂度为O(n^(2)),存在计算量大、计算耗时等缺点,在众多长距离但形变单元微小的传感场合下传感实时性受到显著制约。为此,针对隧道微小裂缝监测需求,提出一种时间复... 传统频域反射系统通常采用互相关运算来对外部事件进行定位,算法时间复杂度为O(n^(2)),存在计算量大、计算耗时等缺点,在众多长距离但形变单元微小的传感场合下传感实时性受到显著制约。为此,针对隧道微小裂缝监测需求,提出一种时间复杂度为O(n)的OFDR快速定位算法,基于波长域差分求和运算,取代互相关运算以提升运算速度。推导了算法解调原理,建立了OFDR微元法仿真模型,并通过数值模拟验证了算法可行性。仿真结果表明,所提方法在200 m测试光纤上实现了对外部事件的准确定位。采用四组长度不同、点距为0.5 m的定点式应变监测光缆进行实验,结果表明OFDR基于波长域差分求和快速解调算法可以实现对多个外部事件的准确定位,且显著提高OFDR系统对外部事件的定位响应速度,可用于隧道微小裂缝快速监测。 展开更多
关键词 光纤传感 ofdr 时间复杂度 快速解调 隧道裂缝监测
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基于OFDR的采动覆岩铰接结构回转角度及“三带”变形表征研究 被引量:5
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作者 刘奇 刘相林 +2 位作者 曹广勇 赵金海 蒋长宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期63-73,共11页
为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度... 为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学分析模型,推导出应变峰值宽度与岩层破断后所形成采动覆岩铰接结构回转角度的函数关系,定义了铰接结构回转临界角度的概念,提出了基于光纤应变特性和采动覆岩铰接结构回转角度的覆岩“三带”划分判据,并采用光纤应变表征方法对采动覆岩应变特征进行分析。结果表明:采动覆岩“三带”的不同变形程度与铰接结构回转角度的大小呈正比例关系,因此通过铰接结构回转角度划分“三带”范围是可行的;通过水平光纤应变峰值特性计算铰接结构回转角度,与二维物理相似模型试验的近景摄影测量角度相比,两者平均误差小于1°,验证了提出的光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学模型有效性。二维物理相似模型得到的垮落带高度和裂隙带高度与该工作面现场结果一致,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。研究结果为分布式光纤监测技术表征采动覆岩变形特征的应用提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 采动覆岩 光频域反射 回转角度 光纤应变 采动“三带”
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基于OFDR/WDM的光纤光栅传感网络研究 被引量:9
6
作者 李志全 黄丽娟 +2 位作者 吴飞 王会波 腾峰成 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期86-88,共3页
应用光频域反射复用技术与波分复用技术 ,解决了光纤光栅传感网络的寻址问题 ;使用可调谐滤波器 ,实现了复用信号的解调 ;具体地分析了光频域反射复用技术的基本原理 ,从理论上推算了系统的空间分辨率和测量范围 ,并进行了 3× 3光... 应用光频域反射复用技术与波分复用技术 ,解决了光纤光栅传感网络的寻址问题 ;使用可调谐滤波器 ,实现了复用信号的解调 ;具体地分析了光频域反射复用技术的基本原理 ,从理论上推算了系统的空间分辨率和测量范围 ,并进行了 3× 3光栅阵列传感网络的实验研究 该方案充分利用了光信号的频率和波长信息 ,在光源功率足够大的前提下 ,显示出新设计的传感网络具有寻址和解调几百个光栅信号的潜在能力 。 展开更多
关键词 光纤光栅 光频域反射复用(ofdr) 波分复用(WDM) 传感网络
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基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测 被引量:5
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作者 杨晓蔚 刘春 +1 位作者 张晓宇 乐天呈 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期1087-1095,共9页
近年来逐步发展起来的分布式光纤传感技术被大量应用于管道变形监测当中,而现有的光纤传感技术无法满足高空间分辨率的要求,采用一种新型的光频域分布式光纤传感技术(OFDR),对不连续管道在加荷条件下的竖向错开变形进行室内模型试验研究... 近年来逐步发展起来的分布式光纤传感技术被大量应用于管道变形监测当中,而现有的光纤传感技术无法满足高空间分辨率的要求,采用一种新型的光频域分布式光纤传感技术(OFDR),对不连续管道在加荷条件下的竖向错开变形进行室内模型试验研究,提出了一种定量计算方法,并将计算值与千分表监测的实际值进行对比分析。室内试验的结果表明,OFDR能够精确地反映监测部位的应变,揭示不连续管道接缝处的变形规律。通过所提出的算法将应变值转化为竖向错开变形量,并与千分表的监测值进行对比分析。提出的算法能够定量监测不连续管道的竖向变形量,为实际工程提供竖向错开变形的下限值,为实际工程中的管道安全和预警提供依据。 展开更多
关键词 ofdr 不连续管道 竖向错开变形 分布式光纤监测
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基于OFDR技术的胶结充填体内部应变演化试验 被引量:2
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作者 李磊 侯晨 +1 位作者 朱万成 杨柳君 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期258-264,共7页
采用光频域反射光纤传感(optical frequency domain reflectometer,OFDR)技术,进行了充填体内部应变高精度测量室内试验,获得了不同胶结剂含量下的充填体在早期硬化过程中的内部应变演化规律和分布特征.结果表明:充填体内部应变演化受... 采用光频域反射光纤传感(optical frequency domain reflectometer,OFDR)技术,进行了充填体内部应变高精度测量室内试验,获得了不同胶结剂含量下的充填体在早期硬化过程中的内部应变演化规律和分布特征.结果表明:充填体内部应变演化受固体颗粒物理沉降和化学水化反应的共同作用,可分为物理沉降拉伸、水化放热膨胀、化学自收缩和基本保持稳定4个阶段;充填体内部应变分布前期主要呈上凸型曲线特征,随养护时间的增加,呈现多峰形曲线特征;OFDR技术能够实现充填体内部应变的高精度分布式测量,以及精细分析充填体的内部应变演化特征. 展开更多
关键词 ofdr分布式监测 应变演化 胶结充填体 时空分布 化学收缩
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基于非相干OFDR的分布式传感电力电缆温度在线监测和载流量计算 被引量:3
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作者 徐朝 严加义 +3 位作者 毛天奇 曾宪武 李桂顺 李伟 《功能材料与器件学报》 CAS 2017年第5期119-124,共6页
根据电力电缆温度监测的需求,本文设计了基于非相干OFDR的分布式光纤温度传感器,并给出了在恒温和温度有突变情况下的仿真结果。由于拉曼后向散射信号微弱,噪声干扰严重,本文采用小波分析方法对测试信号去噪处理,提高系统的信噪比。为... 根据电力电缆温度监测的需求,本文设计了基于非相干OFDR的分布式光纤温度传感器,并给出了在恒温和温度有突变情况下的仿真结果。由于拉曼后向散射信号微弱,噪声干扰严重,本文采用小波分析方法对测试信号去噪处理,提高系统的信噪比。为计算电缆导体的载流量,本文基于传热学基本原理,采用有限单元自动划分法建立电缆稳态温度场模型。结合电缆物性参数及外界环境因素,分析电缆各层及其周围敷设区域的稳态温度场分布情况,并提出了一种基于二分法的电缆导体温度计算方法,可实现电缆导体载流量的快速准确计算。 展开更多
关键词 分布式光纤温度传感器 非相干ofdr 温度监测 小波去噪 载流量
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基于OFDR技术的深层土体水平位移场监测研究 被引量:16
10
作者 仇唐国 孙阳阳 +1 位作者 卢天鸣 朱少华 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第1期108-112,共5页
深层土体水平位移场监测是基坑安全开挖的重要指标,现有测斜法耗费大量人力,且精度较低,但仍是当前获得水平位移的主要方法。该文提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤测量法,推导了应变-挠曲变形转换关系,通过室内实验进行... 深层土体水平位移场监测是基坑安全开挖的重要指标,现有测斜法耗费大量人力,且精度较低,但仍是当前获得水平位移的主要方法。该文提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤测量法,推导了应变-挠曲变形转换关系,通过室内实验进行了验证,证实了分布式光纤测斜的可行性和准确性,且基于OFDR的测量方法在苏州某基坑工程中得到了应用,准确详细地获取了基坑在开挖过程深层土体位移信息。 展开更多
关键词 水平位移场 光频域反射(ofdr) 分布式光纤 光纤传感 基坑工程
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一种改进的OFDR技术在光纤故障定位中的应用 被引量:5
11
作者 潘青 张引发 +1 位作者 邓大鹏 李卫 《光通信技术》 北大核心 2015年第7期38-40,共3页
由于传统的光纤故障定位方法不能有效解决空间分辨率和传输距离之间的矛盾,提出了一种改进的光频域反射(OFDR)技术,将原来技术中复杂的光相干处理简化为目前成熟的电相干和电处理,利用电域处理降低了对光源的要求,并通过仿真实验表明了... 由于传统的光纤故障定位方法不能有效解决空间分辨率和传输距离之间的矛盾,提出了一种改进的光频域反射(OFDR)技术,将原来技术中复杂的光相干处理简化为目前成熟的电相干和电处理,利用电域处理降低了对光源的要求,并通过仿真实验表明了该技术有效可行。 展开更多
关键词 光时域反射 光频域反射 调频连续波
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一种用于滑坡位移监测的OFDR测斜仪研发 被引量:9
12
作者 张峰 裴华富 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第1期119-125,共7页
测斜仪被广泛应用于岩土工程的变形监测,现有传统测斜仪易受电磁干扰,耐腐蚀性弱,点式测量,难以实现分布式实时监测。为克服传统测斜仪的缺点,该文基于共轭梁法和光频域反射技术(OFDR),研制分布式光纤原位测斜仪,并进行数值模拟和实验... 测斜仪被广泛应用于岩土工程的变形监测,现有传统测斜仪易受电磁干扰,耐腐蚀性弱,点式测量,难以实现分布式实时监测。为克服传统测斜仪的缺点,该文基于共轭梁法和光频域反射技术(OFDR),研制分布式光纤原位测斜仪,并进行数值模拟和实验研究。结果表明,该新型原位测斜仪位移测量结果准确,相对测量误差在±10%以内,多次测量标准差为0.44 mm。与FBG原位测斜仪进行对比,OFDR原位测斜仪在变形监测中距离分辨率更高、位移测量更加精确。OFDR原位测斜仪具有较强的工程实用性,可有效、准确地测量边坡等岩土体的连续变形,实现长期变形监测。 展开更多
关键词 分布式光纤 ofdr测斜仪 共轭梁算法 滑坡监测
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桩基静载过程中OFDR温度补偿试验研究 被引量:1
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作者 秦仕伟 高磊 +2 位作者 钱继奔 韦兵兵 徐中权 《河南科学》 2023年第4期547-551,共5页
桩基静载试验是一种准确、可靠的桩基承载力测试试验,通过静载试验中桩身变形的测试,有利于分析桩基变形和承载特性.在桩基静载试验过程中,采用光频域反射(OFDR)技术开展桩基变形测试,考虑到温度的影响,对OFDR技术测得应变结果进行了温... 桩基静载试验是一种准确、可靠的桩基承载力测试试验,通过静载试验中桩身变形的测试,有利于分析桩基变形和承载特性.在桩基静载试验过程中,采用光频域反射(OFDR)技术开展桩基变形测试,考虑到温度的影响,对OFDR技术测得应变结果进行了温度补偿.结果显示:在本次试验中,用于温度补偿的温度传感光纤应变值随着桩顶上部加载出现了较大的变化,其原因是光纤传感器与钢筋笼之间绑扎过于紧密.对比进行温度补偿和不进行温度补偿的桩身应变数据,发现不做温度补偿造成的影响不能忽略,因此应变传感光纤测试结果必须进行温度补偿.研究结果可为桩基变形高精度监测提供科学参考. 展开更多
关键词 桩基静载试验 桩身变形监测 光频域反射技术 温度补偿
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基于OFDR的H型钢梁应变监测试验研究
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作者 王振 王建乐 +2 位作者 马谷剑 张昆桥 王任雅弘 《山西建筑》 2022年第24期11-15,20,共6页
为大型工程结构建立一套分布式健康监测系统具有重要的现实意义。结构受力状态监测是结构健康监测的核心技术,目前主要基于分布式光纤传感技术实现结构的大范围应变监测,测量的准确性是结构受力状态评价的关键因素。采用分布式光纤、光... 为大型工程结构建立一套分布式健康监测系统具有重要的现实意义。结构受力状态监测是结构健康监测的核心技术,目前主要基于分布式光纤传感技术实现结构的大范围应变监测,测量的准确性是结构受力状态评价的关键因素。采用分布式光纤、光纤光栅传感器、应变片对H型钢梁加载后的应变进行了测量,并采用ABAQUS软件对各级加载状态有限元分析,将各传感器监测结果以及有限元计算结果进行了对比。监测结果表明,分布式光纤受拉时线性变化率为19.10με/(kN·m),受压时线性变化规律率为-16.00με/(kN·m);FBG受拉时线性变化率为16.40με/(kN·m),受压时线性变化规律率为-16.10με/(kN·m),测试结果具有较高的可靠性。分布式光纤、FBG以及其解调仪测试准确性与测试精度满足现场工程需求,可为大型工程结构健康监测系统提供有效的应变监测输入。 展开更多
关键词 钢梁 分布式光纤 应变 健康监测 ofdr
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基于OFDR技术的基坑自动化变形监测系统设计
15
作者 易才琦 《资源导刊》 2021年第2期37-38,共2页
传统基坑自动化变形监测系统误报警率较高,为此提出基于OFDR技术设计基坑自动化变形监测系统。系统硬件设计包括分布式光纤测斜管、监测主机两部分,系统软件设计包括接收基坑自动化变形光纤监测数据、离散化处理数据、结果显示三部分,... 传统基坑自动化变形监测系统误报警率较高,为此提出基于OFDR技术设计基坑自动化变形监测系统。系统硬件设计包括分布式光纤测斜管、监测主机两部分,系统软件设计包括接收基坑自动化变形光纤监测数据、离散化处理数据、结果显示三部分,由此完成监测系统设计。设计对比实验得出结论:系统监测误报警率明显低于对照组,能够解决传统基坑自动化变形监测系统误报警率高的问题。 展开更多
关键词 ofdr技术 基坑 变形监测
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基于中值滤波的OFDR二维形状感知精度提升研究 被引量:4
16
作者 张昆 白清 +4 位作者 周晓旭 孙志杰 王宇 刘昕 靳宝全 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第11期186-192,共7页
基于光频域反射(OFDR)的二维形状传感技术存在相干噪声和光谱匹配错位,导致瑞利散射波长偏移曲线出现乱峰、杂峰,严重影响形状重构精度。为此,提出一种使用中值滤波的二维形状传感精度提升方法,分析了Frenet-Serret标架下的OFDR二维形... 基于光频域反射(OFDR)的二维形状传感技术存在相干噪声和光谱匹配错位,导致瑞利散射波长偏移曲线出现乱峰、杂峰,严重影响形状重构精度。为此,提出一种使用中值滤波的二维形状传感精度提升方法,分析了Frenet-Serret标架下的OFDR二维形状重构原理和利用中值滤波提升传感精度的基本原理,搭建了OFDR二维形状传感系统,通过多组静态应变实验标定了应变-波长偏移系数,利用中值滤波方法对3种预设二维形状的瑞利散射波长偏移曲线进行降噪处理。实验结果表明,应变-波长偏移系数标定为1.20με/pm;在0.5 m形状传感长度上,3种形状传感末端误差分别从3.08%、0.94%、0.82%降低至0.80%、0.66%、0.48%。研究表明,利用中值滤波降噪可以实现OFDR二维形状传感系统的感知精度提升。 展开更多
关键词 光频域反射 二维形状传感 中值滤波 应变测量 光纤传感
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面向斜滑坡安全监测的OFDR光纤应力传感系统 被引量:4
17
作者 杨帆 欧中华 +3 位作者 张旨遥 袁飞 周晓军 刘永 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期321-326,共6页
斜滑坡安全监控对于保障国民人身安全,维护社会稳定具有重要作用。近年来,分布式光纤应力传感技术已经成为了斜滑坡监测的重要手段,然而光时域反射计(OTDR)和布里渊光时域反射计(BOTDR)技术存在空间分辨率相对较低等不足,限制了其在斜... 斜滑坡安全监控对于保障国民人身安全,维护社会稳定具有重要作用。近年来,分布式光纤应力传感技术已经成为了斜滑坡监测的重要手段,然而光时域反射计(OTDR)和布里渊光时域反射计(BOTDR)技术存在空间分辨率相对较低等不足,限制了其在斜滑坡内部应力监测的应用。本文提出了一种基于光频域反射计(OFDR)的斜滑坡光纤传感监测系统,利用光纤微弯应力传感器实现了应力的测量。实验结果表明该系统的测量距离达到1 300 m以上,空间分辨率小于5 cm,压强测量范围为0~20 MPa,最大相对误差为4.44%。该系统在三峡库区进行了现场实地测试,结果表明,该系统能精确地测量到位于63.78 m、146.26 m和171.17 m处的3个内部应力。 展开更多
关键词 斜滑坡安全监测 光频域反射 光纤微弯应力传感 空间分辨率
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基于LABVIEW的OFDR信号解调算法设计与实现 被引量:1
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作者 葛卉 崇博 《光电技术应用》 2018年第4期35-39,共5页
光频域反射(OFDR)技术可用于发动机叶尖隙等快变微距的实时高精度测量与监测。分析了光频域反射测量系统的原理并设计了干涉光谱测量信号的实时解调算法,基于LABVIEW数据流图实现了测量系统信号实时解调和显控。通过试验验证了算法和显... 光频域反射(OFDR)技术可用于发动机叶尖隙等快变微距的实时高精度测量与监测。分析了光频域反射测量系统的原理并设计了干涉光谱测量信号的实时解调算法,基于LABVIEW数据流图实现了测量系统信号实时解调和显控。通过试验验证了算法和显控平台功能可靠,可进行工程化应用推广。 展开更多
关键词 光频域反射 干涉光谱 解调算法 LABVIEW数据流图
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基于实时STF-VCFIR滤波器系统的OFDR谐波噪声消除
19
作者 帅禄玮 叶蕾 +3 位作者 李璇 王照勇 高侃 叶青 《中国激光》 北大核心 2025年第2期170-177,共8页
随着光频域反射计(OFDR)探测精度(<-100 dB)的提高,谐波噪声对探测的干扰逐渐增大,可能会导致OFDR系统出现传感误差或者误判。在传统的信号处理中,可以采用滤波器对谐波噪声进行消除;但是OFDR信号具有时变特性,传统滤波器无法完全消... 随着光频域反射计(OFDR)探测精度(<-100 dB)的提高,谐波噪声对探测的干扰逐渐增大,可能会导致OFDR系统出现传感误差或者误判。在传统的信号处理中,可以采用滤波器对谐波噪声进行消除;但是OFDR信号具有时变特性,传统滤波器无法完全消除谐波噪声。鉴于此,本课题组提出了一种实时短时频率-可变系数有限长脉冲响应(STF-VCFIR)滤波器系统。该系统通过测量辅助干涉仪信号的短时频率、动态调节滤波器系数、对探测信号进行实时滤波处理,改善了传统滤波器导致的谐波泄漏的缺点,大幅降低了噪声的影响。最终通过实验证明了该系统可在实时处理的同时实现对谐波噪声的消除。与无滤波系统相比,该系统对谐波噪声的最大消除可达8 dB以上,使得谐波噪声降低到-102.7 dB以下,达到与噪声均值相同的水平,减小了将谐波噪声误判为反射点的概率,提高了系统判别的准确性。 展开更多
关键词 光纤传感技术 光频域反射计(ofdr) 现场可编程门阵列(FPGA) 实时处理 可变系数滤波器 噪声消除
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基于低误差并行计算加速的OFDR实时处理技术 被引量:2
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作者 帅禄玮 张柳欣 +3 位作者 叶蕾 王照勇 高侃 叶青 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期225-234,共10页
针对光频域反射计(OFDR)数据处理量大、实时性差的缺点,提出了一种基于低误差并行计算加速的OFDR数据处理结构,并采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现该结构,以满足高精度OFDR系统有效数据的实时处理需求。将OFDR数据处理过程分为可直... 针对光频域反射计(OFDR)数据处理量大、实时性差的缺点,提出了一种基于低误差并行计算加速的OFDR数据处理结构,并采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现该结构,以满足高精度OFDR系统有效数据的实时处理需求。将OFDR数据处理过程分为可直接实时处理与难以实时处理部分。针对前者,提出了带有双门限比较器的扫频非线性校正算法,以降低重采样误差;针对后者,使用乒乓操作与并行计算加速数据处理,并根据FPGA的计算特点设计了一种具有动态精度的旋转因子,以便在保证计算无溢出的情况下取得最小的计算误差。在实验室搭建了测试系统,该系统的空间分辨率优于0.82 mm,测试长度在74.5 m以上,长度测试误差小于0.3 mm。测试结果显示:该系统的计算误差减小至10^(-7),相比固定精度下的10^(-5)减小了2个数量级;数据处理速度是计算机的11倍以上,在有效处理点数大于3000的情况下实现了20 frame/s的实时处理,验证了该系统可以有效加速OFDR的数据处理过程。 展开更多
关键词 光通信 光频域反射计(ofdr) 可编程逻辑门电路(FPGA) 实时处理与解调 计算误差 并行计算
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