光纤分布式振动系统中的信号处理算法研究

发布时间：2020-12-11 06:28

　　在Φ-OTDR（phase-sensitive optical time-domain reflectometer,相位敏感光时域反射计）传感系统中,光纤振动信号的提取和降噪尤为重要。文章通过搭建一套光纤振动传感系统,完成信号采集,并使用低通滤波、小波降噪、小波包分解及降噪等方法完成了实验研究。提出一种协同滤波降噪的方法,能够将信号的信噪比提高5.1 dB,完成信号的定位与提取,定位精度20 m。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020年06期 第95-99页 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

实验装置框图

在实验时,将传感光纤9 km处取出5 m绕成环以提高信号强度,分别取未出现扰动与出现扰动的情况的数据。采集到的数据为一段时间的所有脉冲,可以将所有脉冲的信号组成128×8 192的矩阵,矩阵每一行代表一个脉冲信号,每一列代表脉冲中某个点的时域信号,原始信号三维图如图2所示。原始仅经过累加相减之后的信号,噪声均值为80.5 mV,信号均值为412.6 mV,信噪比为14.2 dB。3.1 低通滤波

图3为第600采样点至第1 000采样点的滤波细节图。由图3的滤波细节可以看到,低通滤波对信号的尖峰及高频噪声有着较好的去除作用,但由于低通滤波的局限性并不能完全去除波峰的效果。图4为滤波前后信号累加相减之后归一化的对比图。滤波前,信号中存在部分噪声尖峰,无法确定扰动发生在具体哪个位置。滤波后可以看到低通滤波对有些噪声尖峰有消减作用,但并不能完全消除噪声的影响。通过低通滤波之后的信号噪声均值为36.4 mV,信号均值为269.7 mV,信噪比为17.4 dB。信噪比提高大约3.2 dB,信号尖峰处在6 270点附近,经计算其位置为9.02 km。


本文编号：2910056