BOTDR信号包络解调算法研究

论文摘要

论文主要实现相干检测的光纤传感器的数字信号处理。首先介绍了分布式光纤传感原理以及应用,并分析当前数字信号处理领域时频分析技术的最新进展和复信号处理的一些常用算法。接着我们介绍了布里渊散射的传感原理,并给出了布里渊分布式光纤传感器的系统方案。根据布里渊散射信号宽带调制和包含大量随机噪声的特点,本文应用基于Morlet小波的包络解调算法对BOTDR信号进行处理,并对算法中影响系统性能Morlet算法参数进行了计算和仿真,验证了改进的算法提高了系统的传感性能。然后对最近十年刚刚兴起的S变换进行研究,将S变换与常用的短时傅立叶变换(STFT)、小波变换进行时频分析比较,指出了S变换特有的优点。针对S变换选取的小波基函数固定这一缺点,引进了广义S变换,并与S变换进行对比。接着给出了分别应用S变换和广义S变换算法对BOTDR信号包络解调的结果,发现通过调节广义S变换的参数可以获得比S变换更好的解调效果。最后对全文进行总结,指出基于广义S变换算法对BOTDR信号进行解调的优点和不足,指明算法今后改进的方向。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 分布式光纤传感原理
• 1.2 时频分析研究现状
• 1.2.1 时频分析理论基础
• 1.2.2 复信号分析技术
• 1.3 论文研究内容和结构安排
• 2 布里渊分布式光纤传感器的系统原理
• 2.1 布里渊分布式光纤传感技术
• 2.1.1 布里渊散射的机理
• 2.1.2 布里渊散射的传感原理
• 2.2 布里渊分布式光纤传感器的系统原理
• 2.3 课题所用的布里渊散射分布式传感系统总体方案
• 2.4 本章小结
• 3 布里渊光纤传感器的数字信号处理方案
• 3.1 布里渊散射光信号的特点
• 3.2 常用包络解调算法
• 3.2.1 基于能量算子法的包络解调
• 3.2.2 广义检波解调方法
• 3.2.3 基于Hilbert的包络解调
• 3.3 基于Morlet小波的包络解调算法
• 3.3.1 小波的基本理论
• 3.3.2 基于小波的解调原理
• 3.3.3 Morlet小波包络解调算法仿真
• 3.4 本章小结
• 4 应用广义S变换对BOTDR信号包络解调
• 4.1 S变换
• 4.1.1 S变换原理
• 4.1.2 S变换的快速算法
• 4.1.3 信号变换方法的时频分析比较
• 4.2 广义S变换
• 4.2.1 广义S变换原理
• 4.2.2 广义S变换的时频分析
• 4.3 广义S变换的包络解调
• 4.3.1 仿真信号的包络解调
• 4.3.2 BOTDR信号的包络解调
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历