Sagnac光纤传感系统微弱信号检测及处理

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chao19890103
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光纤传感器因其具有可靠性好,抗电磁及地球环流干扰能力强、对环境影响小、质量轻、可组网等优点,在能源、医疗、航空、安防等多领域有着广泛的运用。其中,基于Sagnac干涉原理的光纤传感系统由于没有相位衰落并且对光源的线宽要求低而备受关注。鉴于此,论文重点分析了基于Sagnac干涉原理的光纤电流互感器和光纤声传感系统。具体来说,论文主要就以下几个方面开展了研究工作:
  (1)针对Sagnac光纤电流互感器,论文在深入分析其工作原理及解调算法理论基础上,提出一种以小波变换为基础的改进相关解调算法,在不增加现阶段光纤电流互感器材料成本的情况下,该算法能提高系统测量准确度和稳定性。理论分析表明,当输入信号信噪比(SNR)分别为-3dB,-20dB时,可得输入信号的相位和幅值,其相对误差分别在0.4%,3%以内,这说明该算法能较好的实现微弱信号检测。
  (2)鉴于传统的基于2×2耦合器的Sagnac干涉型光纤传感系统存在光的互异性,从而导致信号互相抵消,产生相位差衰变,不能产生干涉信号输出等缺点,为了克服上述缺点,利用3×3耦合器,论文搭建了直线型Sagnac光纤传感系统,该系统能降低铺设成本。
  (3)利用上述光纤传感系统,论文结合信号特征使用了一种基于改进小波阈值去噪和带通滤波器相结合的综合滤波方案,以提高系统信号探测质量。为了提高分类准确率,采用了梅尔频率倒谱方法(MFCC)提取了滤波信号的13维特征向量,而采用网格式搜索法寻找支持向量机(SVM)最佳参数c(惩罚因子)和g(核函数参数),经初步测试表明,该系统对入侵信号识别率能达92%以上,这对于提高直线型Sagnac光纤传感系统对入侵信号检测,增强其安防能力有重要参考意义。
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