概括
一种新的区块匹配方法增强了频率扫描相位敏感光学时域反射计 (φ-OTDR) 以实现精确的应变传感. 这种技术提高了解调精度,特别是在短脉冲和大应变时,无需硬件更改.
科学领域:
- 光学传感技术的技术.
- 光纤传感器 光纤传感器
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 频率扫描相位敏感光学时域反射计 (φ-OTDR) 是一种用于分布式应变传感的强大技术.
- 传统的解调方法面临着短脉冲宽度和大应变测量的挑战,限制了准确性和分辨率.
- 在OTDR中改善解调性能对于先进的结构健康监测和工业应用至关重要.
研究的目的:
- 为频率扫描φ-OTDR.提出和验证一种新的菌株解调方法.
- 为了提高解调精度和性能,特别是在短脉冲宽度和大应变条件下.
- 为了实现更好的应变传感,而不需要对现有的硬件设置进行任何修改.
主要方法:
- 引入了一种基于图像块匹配的应变解调方法,用于估计频率转移.
- 结合了局部频率和空间域数据,以提高雷利反向分散的光谱相似性.
- 采用区块匹配三维 (BM3D) 过器进行无声化,然后进行3D转换和协作过,以增强匹配度图像.
主要成果:
- 拟议的方法实现频率转移标准偏差低于0.0164 GHz (0.11μ) 的10 ns脉冲宽度.
- 总的来说,与传统方法 (比如皮尔森相关性,欧几里德距离,LMS,坐标距离和传统的相关系数) 相比,整体准确性提高了4.25倍以上.
- 根平均平方误差显著减少:对于10 ns脉冲宽度,比其他方法低16.76%;对于大型应变测量,减少77.4% (20 ns) 和90.4% (10 ns).
结论:
- 基于区块匹配的应变解调方法有效地提高了频率扫描-OTDR应变传感的准确性.
- 该技术在处理短脉冲宽度和大应变场景方面表现出卓越的性能.
- 这种方法在φ-OTDR功能方面提供了显著的进步,而不需要硬件升级.
