分布式光纤振动传感系统的数据采集与处理

论文摘要

光纤传感技术是随着光导纤维和光纤通信技术的高速发展而迅速发展起来的一门新兴技术,经历了近30年的发展,取得了巨大的成就。基于光纤传感器的非接触式测量、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰和耐高温腐蚀等突出优点,它被广泛应用于敏感区域的安防报警。本论文从理论和实验两个方面对分布式干涉型光纤振动传感器系统的数据采集和信号处理进行分析和探讨。研究成果对于分布式干涉型光纤传感器的实用化具有重要的理论意义和实际应用价值,并在工业和国防领域具有应用前景。本论文主要研究一种基于马赫-泽德（Mach-Zehnder）干涉仪的干涉型光纤传感器系统,该系统组成主要包括管理中心、监控节点和监控设备三部分。其中,监控节点主要包括用户界面模块、数据采集模块、数据处理模块和数据库系统模块等四个部分。在此基础之上,本论文着重对基于PCI总线的数据采集模块的设计与实现和数据处理算法的原理与实现进行了研究。分布式光纤振动传感系统采用了一种新的信号采集方式,通过分层设计,对不同公司生产的采集卡驱动程序进行封装,保证了在使用不同公司采集卡时上层软件的兼容性。信号处理算法包括信号的报警算法和定位运算两大部分。报警算法中,引入了基于事件特征值的模板数据库,通过对入侵产生的事件特征值与报警误报模板的相似匹配,在提高系统报警的准确性同时,为用户根据自身需求区分报警事件与误报事件提供了方便；定位算法中,采用完全使用PC机的处理模式,选用以ML窗函数作为权函数的tder算法,较好地抑制了噪声的影响,提高了时延估计的精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤传感器综述
• 1.2.1 光纤传感器的发展概况
• 1.2.2 光纤传感器的分类
• 1.2.3 光纤传感器的应用
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 基于马赫-泽德干涉原理的分布式光纤传感器系统
• 2.1 分布式光纤传感器原理
• 2.2 两类典型的分布式光纤传感器
• 2.2.1 基于反射结构的分布式光纤传感器
• 2.2.2 基于干涉结构的分布式光纤传感器
• 2.3 马赫-泽德分布式光纤传感器系统的工作原理
• 2.3.1 传感原理
• 2.3.2 定位原理
• 2.4 系统结构及各功能模块介绍
• 第三章 基于PCI总线的数据采集模块的设计与实现
• 3.1 PCI数据采集模块概述
• 3.2 数据采集模块的分层设计
• 3.2.1 底层采集卡概要设计
• 3.2.2 内核层采集卡驱动概要设计
• 3.3 数据采集模块的软件实现
• 3.3.1 底层采集卡详细设计
• 3.3.2 内核层采集卡驱动详细设计
• 第四章 分布式光纤传感器数据处理算法的研究与实现
• 4.1 信号处理概述
• 4.2 报警算法的设计及软件实现
• 4.2.1 报警算法简介
• 4.2.2 报警算法处理流程图
• 4.2.3 报警算法的软件实现
• 4.3 定位算法的研究及软件实现
• 4.3.1 互相关技术介绍
• 4.3.2 tedr算法原理
• 4.3.3 tedr算法的软件实现
• 4.4 数据处理算法的试验验证
• 4.4.1 试验平台
• 4.4.2 试验结果分析
• 第五章 论文总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表文章