在基于 PELT-VMD-ARIMA 的 φ-OTDR 系统中,阶段解封错误识别和抑制方法

科学领域:

• 光学工程是指光学工程.
• 信号处理 信号处理
• 地质物理学 地质物理学

背景情况:

• 阶段敏感的光学时域反射计 (φ-OTDR) 系统对于分布式声学传感至关重要.
• 在φ-OTDR系统中的阶段解封错误可以显著扭曲振动信息,影响信号质量和准确性.
• 精确的振动检测对于各种应用,包括地震监测至关重要.

研究的目的:

• 提出和验证一种用于识别和抑制 φ-OTDR 系统中相位解封错误的新方法.
• 为了提高 φ-OTDR 系统的振动识别能力和信号质量.
• 在现实世界的地震应用中证明该方法的有效性.

主要方法:

• 开发了一种称为PELT-VMD-ARIMA的综合方法,集成修剪精确线性时间 (PELT) 变化点检测,变化模式分解 (VMD) 和自回归集成移动平均 (ARIMA) 模型.
• 进行了数值模拟,以验证该方法的原理和有效性.
• 实验验证涉及使用压电传感器 (PZTs) 作为单频和声信号的地震源,并在活性源地震应用中进行测试.

主要成果:

• PELT-VMD-ARIMA方法在识别和抑制相位解封错误方面表现出显著的有效性.
• 与平均偏移方法相比,拟议的方法在变化点周围的2δ范围内,将平均根平均平方误差 (RMSE) 降低了70.36%.
• 在活性源地震应用中的验证证实了该方法提高信号质量和振动识别的能力.

结论:

• PELT-VMD-ARIMA方法提供了一个强大的解决方案,以减轻φ-OTDR系统中的相解封错误.
• 这一进步显著提高了分布式声学传感的准确性和可靠性,特别是在地震应用中.
• 增强的振动识别能力可促进更精确,更有效的分布式声学传感应用.