分布式光纤传感系统数据采集技术的研究

发布时间：2017-09-04 16:35

  本文关键词：分布式光纤传感系统数据采集技术的研究

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【摘要】：分布式光纤传感技术逐渐引起了国内研究机构的重视,已经在矿区、大坝和电力传输等领域相当多的工程中应用,发展迅速,并产生较好的社会与经济效益。本文首先对光纤中基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射的三种时域分布式光纤传感技术的传感原理进行了分析。并在此基础上详细论述了基于瑞利散射的分布式光纤传感系统。然后对基于小波变换的数据处理算法以及小波去噪理论进行了分析,并使用matlab软件进行仿真,仿真结果显示,小波技术可以大大的提高信号的信噪比,从而提高系统性能。在对分布式光纤传感技术理论分析的基础上,对基于Microsoft Visual C++6.0开发环境和PCI数据采集卡的分布式光纤传感系统数据采集技术进行了研究,并在此基础上搭建了OTDR数据采集系统。对于OTDR数据采集系统我们主要进行了以下工作:首先分析了适合OTDR系统的数据处理算法并进行了代码实现。然后在对Visual C++6.0开发环境和PCI数据采集技术深刻理解的基础上,实现了OTDR数据采集系统各功能模块和瑞利散射曲线实测,具体如下:1数据采集硬件初始化模块使用代码实现了数据采集卡的硬件参数和数据采集初始化配置;2数据采集文件操作模块实现了在Visual C++6.0开发环境下的txt、wav和dat类型数据文件的读取和写入,并可从后端提取数据进行数据分析;3在数据采集的前端界面操作模块实现了横纵坐标、数据采集卡底层硬件、OTDR数据采集系统传感光纤距离定位测试和瑞利后向散射信号强度的协调工作,并使用双缓冲技术实现了数据存储和数据显示之间的配置工作;4通过正弦波对比试验测试了OTDR数据采集系统的系统性能,并使用OTDR数据采集系统定位到了5km和10km传感光纤中的光纤连接点和光纤尾端断点位置。5结合实验结果和编程技术,分析了OTDR系统数据采集的优势和劣势,并给出了关键代码实现。本文结合OTDR数据采集系统和软件编程技术,重点研究了OTDR系统中的数据采集技术,分析了各模块对系统空间分辨率和系统信噪比的影响,使用OTDR数据采集设备和软件技术完成了OTDR数据采集系统的搭建和相关测试实验。
【关键词】：分布式光纤传感技术 OTDR 小波变换 数据采集 空间分辨率
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212;TP274.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 选题依据和研究意义8-9
• 1.2 分布式光纤传感技术国内外研究现状9-11
• 1.3 论文的主要研究内容和结构安排11-12
• 第2章 分布式光纤传感技术的传感原理12-22
• 2.1 光纤中的光散射现象及概述12-13
• 2.2 基于瑞利散射的光纤传感技术的传感原理13-16
• 2.2.1 基于瑞利散射的光纤传感技术的传感原理13-15
• 2.2.2 OTDR系统及其性能指标和应用15-16
• 2.3 基于拉曼散射的光纤传感技术的传感原理16-17
• 2.4 基于布里渊散射的光纤传感技术的传感原理17-19
• 2.4.1 基于自发布里渊散射的光纤传感技术的传感原理17-18
• 2.4.2 基于受激布里渊散射的光纤传感技术的传感原理18-19
• 2.5 基于瑞利散射的光纤传感系统的搭建19-20
• 2.6 小结20-22
• 第3章 小波变换在OTDR系统数据处理中的应用22-31
• 3.1 傅立叶变换22-23
• 3.1.1 傅立叶变换22-23
• 3.1.2 短时傅立叶变换23
• 3.2 小波变换23-25
• 3.2.1 连续小波变换24-25
• 3.2.2 离散小波变换25
• 3.3 OTDR系统中基于小波变换的去噪技术的研究25-30
• 3.3.1 经典的滤波去噪方法25-26
• 3.3.2 小波去噪原理26-27
• 3.3.3 小波阈值去噪法及瑞利散射曲线的仿真分析27-30
• 3.4 小结30-31
• 第4章 基于PCI总线的数据采集平台的开发及其配置31-37
• 4.1 PCI总线及基于PCI总线的数据采集平台的开发31-32
• 4.2 Microsoft Visual C++ 6.0 开发环境32-34
• 4.3 基于PCI总线的数据采集平台的开发配置34-36
• 4.4 小结36-37
• 第5章 数据采集平台的功能实现及其代码分析37-62
• 5.1 初始化设置的功能实现及其关键代码实现与分析37-41
• 5.1.1 数据采集平台初始化设置的关键代码实现与分析37-39
• 5.1.2 数据采集平台初始化设置的功能实现39-41
• 5.2 前端数据显示的功能实现及其关键代码实现与分析41-51
• 5.2.1 界面坐标的转换42
• 5.2.2 前端数据显示的关键代码实现与分析42-47
• 5.2.2.1 程序界面指定区域绘制坐标轴43-44
• 5.2.2.2 坐标轴与OTDR数据采集平台的协调44-45
• 5.2.2.3 在指定区域绘制采集数据45-47
• 5.2.3 前端数据显示及界面截图的功能实现47-51
• 5.3 数据存储与数据文件读写的功能实现及关键代码实现51-57
• 5.3.1 数据存储与数据文件读写的关键代码实现与分析51-55
• 5.3.2 数据存储与数据文件读写的功能实现55-57
• 5.4 数据处理的实现与分析57-61
• 5.5 小结61-62
• 第6章 基于PCI总线的数据采集平台的相关实验及其分析62-73
• 6.1 数据采集技术研究62-66
• 6.1.1 抽样定理63-64
• 6.1.2 量化定理64-66
• 6.2 数据采集平台的测试实验66-68
• 6.3 OTDR数据采集系统的相关试验68-72
• 6.3.1 OTDR数据采集系统的设计68-70
• 6.3.2 OTDR数据采集系统的相关试验70-72
• 6.4 小结72-73
• 第7章 总结和展望73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况78-79
• 致谢79-80

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本文编号：792645