基于尺度校正的振动信号处理算法研究

发布时间：2020-08-02 09:39

【摘要】：随着光纤预警系统在各类安防领域中的应用增加,为了能够准确的检测出振动信号的位置,精准的识别出振动信号的类型,研究了基于尺度校正的振动信号处理技术。在实地采集大量数据,并以这些数据为基础,研究恒虚警与过零率相结合的检测算法、基于线性尺度不一致校正算法的识别算法技术,实现光纤预警系统的性能提升。第一章是全文的概论,首先介绍了本课题的研究背景及意义,突出对于完善振动信号处理方法的重要性。然后分析了国内外已研究的光纤预警技术、检测及识别算法的现状及进展。在此基础上,指出了现有光纤振动信号处理算法的缺点,将恒虚警与过零率技术相结合应用到检测中,梅林变换应用到基于尺度校正的识别中。最后,简单说明了本文的主要内容及创新工作。第二章主要阐述了光纤预警系统的组成部分,介绍了系统的软件以及硬件设备。然后详细说明了系统对于光纤振动信号的采集、检测以及识别的主要原理,以便于更好的进行信号的检测和识别工作。第三章主要研究了光纤振动信号在检测方面的算法,以进一步提高检测率。根据现存的问题,采集大量实际振动信号,研究新的多种检测方法相结合的检测算法进行处理。提出了一种恒虚警与过零率相结合的检测算法。首先,对振动信号进行过零率的计算,然后通过恒虚警方法设计出合适的阈值,进行检测。由于两种检测方法相结合,在复杂干扰背景下提升了检测性能。第四章主要研究了基于尺度校正的振动信号识别技术,目的是在存在外界干扰情况下更加精准的识别出有害入侵信号种类。首先指出了在光纤振动信号识别中存在的受到尺度不一致影响识别率下降及识别种类有限等主要问题。研究其他领域识别算法,为光纤振动信号的识别提供研究思路,以便建立新的识别方法。通过仿真,对算法的识别性能进行了分析验证,证明了提出的尺度校正识别算法对于光纤振动信号识别具有理论以及实际工程应用上的识别性能提升。然后利用神经网络,结合尺度不变特征,进行振动信号的识别,有效提高了信号在外界干扰情况下的识别率,同时能识别出更多种信号类型。第五章对本文的工作进行全面的总结,并提出了对光纤振动信号处理方法的进一步展望。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7
【图文】：

光纤,技术,光纤传感技术,光产生

ｎａｃ干涉应用在光纤传感中，当干涉仪转动时，利用两束光产生算出转动的角速度。这种技术也被拓展成为了光纤陀螺，从而受利亚ＦＦＴ（Ｆｕｔｕｒｅ邋Ｆｉｂｅｒ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）公司研宄出一种采纳Ｍ－Ｚ干管道预警系统，该系统联合了光纤传感技术，能够实现实时检测种危害振动信号，已应用到多种领域中。原理如图１－２所示：逡逑局部微扰逡逑３ｄＢ邋Ｃｏｕｐｌｅｒ逡逑Ｙｋｗ－逦逦、逡逑光源：￣逡逑逦？邋／逦＇■＊＊■——逦－？—■－＊■＊＊＂＾逡逑ｐＤ邋｜逦传感光纤逡逑Ｕ逡逑１＿＿逡逑厂逡逑信号处理器逡逑

干涉技术

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光时域反射,技术,预警系统

第一章绪论振动信号方法上做出了改进。但依然具有“偏振诱导信号衰落”问题［１１＿１３］０９年以来，北方工业大学信号处理课题组同样也在不断研宄基于Ｍ－Ｚ干的预警系统的理论研究和实际运用，同时获得了不错的经济及社会方面的益。逡逑虽然在基于Ｍ－Ｚ干涉的预警系统不断地被提升和改善，但在检测时，性能下降的固有弊端难以解决。因而，抑制了系统的实践运用。逡逑（２）基于光时域反射（ＯＴＤＲ）技术的光纤预警系统逡逑这种系统的工作原理主要利用了瑞利反射产生的能量损耗，以此测量光后向散射光的强度，以获得入侵振动信号的具体位置信息。技术原理如图示：逡逑

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