基于分布式全光纤振动传感技术的井下事故后救援监测系统
发布时间：2021-01-14 06:29
我国的煤炭产量居世界前列,但和其它产煤国家相比,我国煤矿事故的死亡率较高。这是由于目前国内外的井下人员定位监测设备均是有线和无线的电子类传感器,在矿难发生时该类设备均无法正常工作。如何实现在无电环境下对井下生还人员进行精确定位,是提高煤矿山安全生产水平,增加矿难事故中生还人员获救率的关键。分布式光纤传感技术由于具有抗电磁干扰,耐腐蚀,高灵敏度,工作现场无需额外供电设备等优点,可应用于井下事故后的无电环境对生还人员进行精确定位,为后续救援工作提供重要信息。本文以采用白光干涉技术的分布式全光纤振动传感系统为核心,设计了一套可用于矿难事故后对井下生还人员进行精确定位的救援监测系统。其在工作现场只需一根光纤即可实现井下整条巷道的分布式监测,有望在实际矿难救援行动中得到成功应用。本文研究了分布式全光纤振动传感系统的传感机理和定位原理（第二章）,针对其技术要求设计了包括稳定激光源,低噪光电转换系统,高速USB采集系统在内的硬件系统（第三章）,以及包括振动还原和位置识别在内的信号处理的软件算法（第四章）,使其构成了一套完整的矿井灾难救援监测系统。同时,针对救援监测系统特殊应用环境的需求以及实际监测方...
【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
2sagnac千涉仪结构
c c（2-3-15)代入（2-3-14)后可得：A炉(/) = 2(p^ sin(M’(Z-2Ai)”) cos(M，/ - —) (2-3-16)2c 2c由于L是一个已知的常量，由式（2-3-16)可知，该相位差信号是一个与扰同频的信号，其幅度A与扰动信号的频率W和扰动信号发生的位置Ri, .ML-2R^)nA oc sm( ‘~~) (2-3-17)2c此，若扰动信号是一个白噪声，那么得到的相位差信号中某些频率的信号失（如图2. 3. 3所示），由这些消失信号的频率便可计算出扰动发生的位L 左为 G然数） （2-3-18)n(L-2R、)
乙因而其频谱在使得cos，sin"^ = 0的W处会出现陷波点(如图2.4.3所示）。2 2L=10km光通过廷时线?所用时间为8us.:E7?TmTf?W7/n-10-1 y-15 - -1-^-1,丄 1-3 L ‘ W "9 ii。 丄4 …5 -30 - -■35 - --40 - --451 I I J I I I 从 I 0 2 4 6 8 10 12 14 16率（Hz) ,10^图2.4.3理想情况下相位差信号的频谱当sinE = 0时，w = M，然而由于r是光通过延时线圈所用的时间，在2 r19
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于射频识别技术的煤矿井下定位系统[J]. 付立华,王克军,雷万忠. 辽宁科技大学学报. 2011(04)
[2]金属非金属地下矿山安全评价与对策分析[J]. 舒金华. 现代矿业. 2011(05)
[3]OTDR系统波形的分析及其在光纤测量中的应用[J]. 胡红武. 激光杂志. 2010(05)
[4]基于时延估计的分布式光纤传感定位[J]. 许海燕,徐锲,肖倩,张毅,贾波. 光学学报. 2010(06)
[5]AR模型功率谱估计及Matlab实现[J]. 闫庆华,程兆刚,段云龙. 计算机与数字工程. 2010(04)
[6]OTDR原理及其应用[J]. 李科,杨飞,陈峰华. 山西科技. 2010(02)
[7]宽光谱激光器非接触振动测试中的信号还原方法[J]. 王超,唐璜,肖倩,贾波. 仪器仪表学报. 2009(12)
[8]基于光纤干涉技术的通信光缆险情预警系统设计[J]. 郑军,王培国,黄炜. 通信与信息技术. 2009(06)
[9]分布式光纤传感技术及其应用[J]. 刘德明,孙琪真. 激光与光电子学进展. 2009(11)
[10]长距离双M-Z干涉型振动传感器实时定位算法研究[J]. 谢尚然,邹琪琳,屠亦军,张秀峰,王利威,张敏,廖延彪. 光电子.激光. 2009(08)
博士论文
[1]分布式光纤振动传感器及其定位技术研究[D]. 许海燕.复旦大学 2011
[2]Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究[D]. 吴东方.复旦大学 2008
硕士论文
[1]基于FPGA与USB的数据采集系统的研究[D]. 丁安扬.成都理工大学 2011
[2]基于USB的数据采集系统设计[D]. 张玉莹.南京理工大学 2009
[3]分布式光纤传感系统触发模式识别的研究[D]. 尹崇博.复旦大学 2008
本文编号：2976399
【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
2sagnac千涉仪结构
c c（2-3-15)代入（2-3-14)后可得：A炉(/) = 2(p^ sin(M’(Z-2Ai)”) cos(M，/ - —) (2-3-16)2c 2c由于L是一个已知的常量，由式（2-3-16)可知，该相位差信号是一个与扰同频的信号，其幅度A与扰动信号的频率W和扰动信号发生的位置Ri, .ML-2R^)nA oc sm( ‘~~) (2-3-17)2c此，若扰动信号是一个白噪声，那么得到的相位差信号中某些频率的信号失（如图2. 3. 3所示），由这些消失信号的频率便可计算出扰动发生的位L 左为 G然数） （2-3-18)n(L-2R、)
乙因而其频谱在使得cos，sin"^ = 0的W处会出现陷波点(如图2.4.3所示）。2 2L=10km光通过廷时线?所用时间为8us.:E7?TmTf?W7/n-10-1 y-15 - -1-^-1,丄 1-3 L ‘ W "9 ii。 丄4 …5 -30 - -■35 - --40 - --451 I I J I I I 从 I 0 2 4 6 8 10 12 14 16率（Hz) ,10^图2.4.3理想情况下相位差信号的频谱当sinE = 0时，w = M，然而由于r是光通过延时线圈所用的时间，在2 r19
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于射频识别技术的煤矿井下定位系统[J]. 付立华,王克军,雷万忠. 辽宁科技大学学报. 2011(04)
[2]金属非金属地下矿山安全评价与对策分析[J]. 舒金华. 现代矿业. 2011(05)
[3]OTDR系统波形的分析及其在光纤测量中的应用[J]. 胡红武. 激光杂志. 2010(05)
[4]基于时延估计的分布式光纤传感定位[J]. 许海燕,徐锲,肖倩,张毅,贾波. 光学学报. 2010(06)
[5]AR模型功率谱估计及Matlab实现[J]. 闫庆华,程兆刚,段云龙. 计算机与数字工程. 2010(04)
[6]OTDR原理及其应用[J]. 李科,杨飞,陈峰华. 山西科技. 2010(02)
[7]宽光谱激光器非接触振动测试中的信号还原方法[J]. 王超,唐璜,肖倩,贾波. 仪器仪表学报. 2009(12)
[8]基于光纤干涉技术的通信光缆险情预警系统设计[J]. 郑军,王培国,黄炜. 通信与信息技术. 2009(06)
[9]分布式光纤传感技术及其应用[J]. 刘德明,孙琪真. 激光与光电子学进展. 2009(11)
[10]长距离双M-Z干涉型振动传感器实时定位算法研究[J]. 谢尚然,邹琪琳,屠亦军,张秀峰,王利威,张敏,廖延彪. 光电子.激光. 2009(08)
博士论文
[1]分布式光纤振动传感器及其定位技术研究[D]. 许海燕.复旦大学 2011
[2]Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究[D]. 吴东方.复旦大学 2008
硕士论文
[1]基于FPGA与USB的数据采集系统的研究[D]. 丁安扬.成都理工大学 2011
[2]基于USB的数据采集系统设计[D]. 张玉莹.南京理工大学 2009
[3]分布式光纤传感系统触发模式识别的研究[D]. 尹崇博.复旦大学 2008
本文编号：2976399
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