双马赫—曾德型分布式光纤振动传感若干关键技术研究

发布时间：2017-11-28 06:59

  本文关键词：双马赫—曾德型分布式光纤振动传感若干关键技术研究

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【摘要】：本文针对安全监控领域对分布式振动传感技术的重大需求,深入研究影响双马赫-曾德型分布式光纤振动传感技术定位精度的若干关键因素,包括单模光纤双折射、光源频率波动和线宽展宽以及环境相位噪声等,并针对围栏周界安全应用的实际需求,深入研究入侵事件识别技术。在以上研究的基础上,有针对性地提出高效的偏振控制方法、高精度的定位算法以及可行的入侵事件识别算法,从而为系统的仪器化和工程化应用铺平道路。本论文的创新性工作包括：1.结合双马赫-曾德型分布式光纤振动传感系统双折射模型,研究了双折射对系统探测和定位性能的影响,提出了能够有效抑制偏振退化和偏振相位漂移的偏振控制理论。基于该理论提出一种基于混沌粒子群优化算法的偏振控制方法,该方法同时考虑了输出信号的可见度和一致性特性,解决了传统基于相关系数或可见度判据偏振控制方法容易导致的相位反向的问题,能够最大限度地降低偏振效应对系统定位精度的影响。2.基于互相关时延估计理论,分析了光源噪声、偏振噪声和环境相位噪声对系统定位误差的影响,提出了双马赫-曾德分布式光纤振动传感系统定位误差估计方法,并指出环境波动引起的相干噪声对传感器定位误差的影响,为实现入侵事件的高精度定位奠定了理论基础。3.针对大噪声环境下互相关定位精度受到相干噪声影响的问题,提出一种基于过零技术和改进型广义互相关的高精度定位算法,该算法通过过零技术提取出具有最大带宽的信号段,同时采用能够有效抑制相干噪声的维纳滤波器和功率相减加权的广义互相关对提取的信号段进行时延估计,由于其只提取入侵信号中很小的一段信号进行时延估计,在提高定位精度的同时还能够有效减少运算量,提高系统的实时性。4.采用模块化设计理念,结合光学、机械、电路和算法等全方位设计方法,开发完成了双马赫-曾德型分布式光纤振动传感系统工程化样机。将该样机与视频监控系统、门禁系统相结合,构成新型智能周界安防系统,使系统更加全面高效地适用于实际的安防应用。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212

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本文编号：1233075