Sagnac/Φ-OTDR混合型光纤语音传感器及其语音降噪方法研究

发布时间：2022-02-17 12:59

　　光纤传感器抗电磁干扰强、对环境影响小、耐腐蚀、灵敏度高、重量轻,而且测量对象非常广,已经成为传感器领域最活跃的分支之一。所以针对传统电学语音传感器无法应用于强电磁干扰、潮湿、腐蚀等极端现场的问题,很多类型的光纤语音传感器被提出。光纤语音传感器的探测范围可达数十公里,语音可能发生在任意一处,因此对语音源定位是非常有必要的。然而,现有的光纤语音传感器难以对语音源精确定位,或者定位方法复杂。此外,由于语音信号在传输过程中不可避免的遭受噪声干扰,所以为了提升最终探测的语音质量,降噪也是必要的。在此背景下,本文设计了一种终端为全光结构的Sagnac/φ-OTDR混合型光纤语音传感器,以及相应的语音降噪算法,该传感器不仅可以探测语音,还可以对语音源定位。在定位过程中,针对现有算法易引入误差或者计算量过大的不足,提出了一种基于信号时域方差的定位算法,该算法可以简单的实现精确定位。另外,由于需要对探测的语音降噪,本文设计了一种改进型的小波包语音降噪算法。实验证明,Sagnac/φ-OTDR混合型光纤语音传感器能够成功的探测语音,语音清晰可辨,具有一定的背景噪声,但是经过改进型小波包语音降噪法降噪后,背... 

【文章来源】：安徽师范大学安徽省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光纤传感器的发展概况
    1.3 光纤振动传感器及其定位技术概况
        1.3.1 干涉型光纤振动传感器
        1.3.2 强度调制型光纤振动传感器
        1.3.3 光纤光栅型光纤振动传感器
        1.3.4 光纤振动传感器定位技术概述
    1.4 基于光纤振动传感器的语音传感器概况
第2章 Sagnac/φ-OTDR混合型光纤语音传感器
    2.1 基本理论
        2.1.1 光波的干涉
        2.1.2 光波在光纤中传播时的相位调制原理
    2.2 基于Sagnac光纤干涉仪的语音传感器的基本原理
        2.2.1 Sagnac光纤干涉仪的干涉原理
        2.2.2 光波在Sagnac干涉环中传播的互易性
        2.2.3 Sagnac光纤干涉仪型语音传感器的相位调制原理
        2.2.4 Sagnac光纤干涉仪型语音传感器的相位解调原理
        2.2.5 Sagnac光纤干涉仪型语音传感器的优势
    2.3 φ-OTDR型光纤振动传感器定位原理
        2.3.1 φ-OTDR型光纤振动传感器的干涉原理
        2.3.2 φ-OTDR型光纤振动传感器的定位原理
        2.3.3 φ-OTDR型光纤振动传感器定位的空间分辨率
        2.3.4 φ-OTDR型光纤振动传感器的定位算法
    2.4 Sagnac/φ-OTDR混合型光纤语音传感器
    2.5 小结
第3章 改进的小波包语音降噪算法
    3.1 信号的小波包变换
        3.1.1 连续小波变换
        3.1.2 离散小波变换
        3.1.3 离散小波包变换
        3.1.4 基于听觉感知的小波包变换
    3.2 小波包阈值降噪法
        3.2.1 小波包阈值
        3.2.2 阈值函数
    3.3 小结
第4章 实验结果与分析
    4.1 实验条件
    4.2 语音传感实验
    4.3 语音降噪实验
    4.4 语音定位实验
    4.5 小结
第5章 总结
    5.1 本文主要创新点
    5.2 本文存在的不足
参考文献
研究生期间发表的论文和申请的专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤传感技术在管道检测中的应用与发展[J]. 杨洋,封皓,王宗和,沙洲,王冠群,贾志宁.  光电技术应用. 2016(06)
[2]有害气体检测的光纤传感技术发展[J]. 褚状状,游利兵,王庆胜,尹广玥,方晓东.  传感器与微系统. 2016(09)
[3]光纤传感器在石油行业中的应用[J]. 侯智玮.  石化技术. 2016(06)
[4]矿井光纤测试技术发展与应用研究[J]. 张平松,许时昂.  地球物理学进展. 2016(03)
[5]中国光纤通信发展的回顾[J]. 赵梓森.  电信科学. 2016(05)
[6]一种基于Sagnac干涉式的光纤振动传感技术[J]. 陈宇飞,谭冬生,刘小燕.  光学仪器. 2015(01)
[7]基于小波语谱图分析的语音去噪技术[J]. 郑党,鲍鸿,张晶.  计算机工程与应用. 2016(04)
[8]基于可调Q-因子小波变换的语音增强算法[J]. 殷明,孔冉冉.  计算机应用研究. 2014(11)
[9]基于小波熵自适应阈值的语音信号去噪新方法[J]. 陈晓娟,王文婷,贾明超,宋娜.  计算机应用研究. 2014(03)
[10]一种基于语谱图分析的语音增强算法[J]. 肖纯智,孙大飞,高勇.  电声技术. 2012(09)

博士论文
[1]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
[2]Sagnac光纤水听器阵列关键技术研究[D]. 宋章启.国防科学技术大学 2007

硕士论文
[1]基于FPGA的无源光纤拾音器的设计[D]. 秦威.北京交通大学 2014
[2]基于听觉掩蔽效应的小波包语音增强方法研究[D]. 冯流保.中国科学技术大学 2009
[3]基于Sagnac干涉仪光纤传感器干扰检测定位技术研究[D]. 贾俊.北京交通大学 2008
[4]分布式相位调制型光纤振动传感器信号处理技术研究[D]. 何毅.华中科技大学 2006
[5]光纤陀螺及其数字信号处理[D]. 刘仲恒.电子科技大学 2001



本文编号：3629444