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分布式光纖振動傳感器檢測技術及應用 版權信息
- ISBN：9787121480843
- 條形碼：9787121480843 ; 978-7-121-48084-3
- 裝幀：平塑
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
分布式光纖振動傳感器檢測技術及應用 內容簡介
本書以分布式光纖傳感器為主要對象，介紹了分布式光纖振動傳感器的傳感機理、振動信號定位及檢測方法，包括基于波分復用的分布式光纖振動傳感及定位原理、基于時延估計的分布式光纖振動傳感及定位原理、并進行了定位試驗研究；結合作者近年來相關的研究與應用實踐，闡述了分布式光纖傳感的振動信號處理方法、基于經驗模態分解的光纖振動信號特征提取方法、基于多維特征的光纖振動信號識別方法、基于Self-AM-BiLSTM的光纖傳感振動信號識別方法。本書可為電子信息工程、光纖傳感信息處理等相關專業的研究生、高年級本科生及科研人員、工程技術人員提供參考。
分布式光纖振動傳感器檢測技術及應用 目錄
第1章 緒論 1
1.1 光纖傳感器簡介 1
1.1.1 光纖傳感器的歷史 1
1.1.2 光纖傳感器的優點 2
1.1.3 光纖傳感器的分類 3
1.2 分布式光纖傳感器基本原理 4
1.2.1 分布式光纖傳感器的概念 4
1.2.2 基于光時域反射的分布式光纖傳感 5
1.2.3 基于干涉技術的分布式光纖傳感 6
1.3 干涉型分布式光纖傳感系統定位技術 6
1.3.1 基于Sagnac干涉原理的定位技術 6
1.3.2 基于雙波長Sagnac干涉原理的定位技術 8
1.3.3 基于雙Mach-Zenhder干涉原理的定位技術 9
參考文獻 10
第2章 基于波分復用的分布式光纖振動傳感器及定位原理 13
2.1 基于波分復用的分布式光纖傳感器的基本結構 13
2.1.1 波分復用技術 13
2.1.2 波分復用系統基本結構 13
2.1.3 3×3光纖耦合器對系統的影響 15
2.2 基于波分復用的分布式光纖傳感器的定位原理 19
2.3 相位載波解調在系統中的作用分析 25
2.3.1 相位載波解調在系統中的應用 25
2.3.2 相位生成載波的消散射作用分析 30
2.4 系統光路穩定性研究 33
2.4.1 光纖中光波的偏振態 33
2.4.2 系統的偏振穩定性分析 35
參考文獻 41
第3章 基于時延估計的分布式光纖振動傳感系統及定位原理 43
3.1 單芯分布式光纖振動傳感系統結構 43
3.2 單芯分布式光纖振動傳感系統定位原理 45
3.3 自適應時延估計 48
3.3.1 理論依據 49
3.3.2 LMSTDE的結構與算法 51
3.3.3 時延估計的性能 51
3.3.4 計算機仿真 52
參考文獻 54
第4章 分布式光纖傳感系統的定位試驗研究 56
4.1 分布式光纖傳感系統的定位試驗系統開發 56
4.1.1 分布式光纖傳感系統 56
4.1.2 擾動發生位置標定系統 57
4.2 基于波分復用的分布式光纖傳感定位試驗研究 57
4.2.1 試驗方案設計 58
4.2.2 試驗結果與分析 59
4.3 基于時延估計的分布式光纖傳感定位試驗研究 70
4.3.1 試驗方案設計 70
4.3.2 試驗結果與分析 71
第5章 分布式光纖傳感的振動信號處理方法 79
5.1 端點檢測 79
5.1.1 基于短時能量的端點檢測方法 79
5.1.2 基于譜質心的端點檢測方法 84
5.1.3 基于能量、譜熵相結合的端點檢測方法 90
5.1.4 基于小波變換的端點檢測方法 95
5.1.5 四種端點檢測方法的比較和分析 99
5.2 去噪分析 101
5.2.1 系統噪聲分析 101
5.2.2 小波去噪 102
5.3 相位還原算法 106
5.3.1 相位還原方法理論分析 106
5.3.2 試驗仿真 109
5.3.3 實際擾動信號的相位還原 110
5.3.4 微弱信號的處理 111
5.4 頻譜分析 112
參考文獻 117
第6章 基于經驗模態分解的光纖振動信號特征提取 120
6.1 分布式光纖傳感系統中的非平穩隨機信號處理技術 120
6.1.1 非平穩隨機信號的基本概念 120
6.1.2 非平穩隨機信號分析方法 120
6.2 經驗模態分解 122
6.2.1 經驗模態分解瞬時頻率 122
6.2.2 固有模態函數 123
6.2.3 時間特征尺度 124
6.3 分布式光纖振動信號的經驗模態分解 125
6.3.1 經驗模態分解的基本原理 125
6.3.2 經驗模態分解步驟 125
6.4 基于經驗模態分解光纖振動信號的仿真及特征提取 127
6.4.1 仿真信號經驗模態分解研究 127
6.4.2 檢測信號的特征提取研究 129
參考文獻 136
第7章 基于多維特征的光纖振動信號識別 138
7.1 基于Mel頻率倒譜系數的光纖振動信號特征提取 138
7.1.1 Mel頻率倒譜系數算法及倒譜分析 138
7.1.2 試驗結果與分析 139
7.2 基于注意力機制的顯著性特征提取 144
7.2.1 注意力機制 144
7.2.2 顯著性特征提取算法 144
7.2.3 試驗與結果分析 150
7.3 卷積神經網絡 152
7.3.1 基本結構 152
7.3.2 卷積神經網絡分類網絡模型 154
7.4 基于多維特征的光纖振動信號識別 157
7.4.1 多維特征輸入模型設計 157
7.4.2 損失函數設計 157
7.4.3 卷積神經網絡模型改進 158
7.5 試驗和分析 160
7.5.1 試驗環境和數據集 160
7.5.2 試驗結果與分析 163
7.6 系統測試 169
參考文獻 171
第8章 基于Self-AM-BiLSTM的光纖傳感振動信號識別 173
8.1 基于BiLSTM的光纖振動信號識別 173
8.1.1 長短時記憶網絡 173
8.1.2 雙向長短時記憶網絡 175
8.1.3 網絡模型搭建與訓練 175
8.2 基于Self-AM-BiLSTM的光纖振動信號識別 178
8.2.1 基于自注意力機制的光纖振動信號處理 178
8.2.2 自注意力機制 178
8.2.3 網絡模型搭建與訓練 179
8.3 試驗與結果分析 182
8.3.1 試驗環境和數據集 183
8.3.2 試驗結果分析 185
參考文獻 196
1.1 光纖傳感器簡介 1
1.1.1 光纖傳感器的歷史 1
1.1.2 光纖傳感器的優點 2
1.1.3 光纖傳感器的分類 3
1.2 分布式光纖傳感器基本原理 4
1.2.1 分布式光纖傳感器的概念 4
1.2.2 基于光時域反射的分布式光纖傳感 5
1.2.3 基于干涉技術的分布式光纖傳感 6
1.3 干涉型分布式光纖傳感系統定位技術 6
1.3.1 基于Sagnac干涉原理的定位技術 6
1.3.2 基于雙波長Sagnac干涉原理的定位技術 8
1.3.3 基于雙Mach-Zenhder干涉原理的定位技術 9
參考文獻 10
第2章 基于波分復用的分布式光纖振動傳感器及定位原理 13
2.1 基于波分復用的分布式光纖傳感器的基本結構 13
2.1.1 波分復用技術 13
2.1.2 波分復用系統基本結構 13
2.1.3 3×3光纖耦合器對系統的影響 15
2.2 基于波分復用的分布式光纖傳感器的定位原理 19
2.3 相位載波解調在系統中的作用分析 25
2.3.1 相位載波解調在系統中的應用 25
2.3.2 相位生成載波的消散射作用分析 30
2.4 系統光路穩定性研究 33
2.4.1 光纖中光波的偏振態 33
2.4.2 系統的偏振穩定性分析 35
參考文獻 41
第3章 基于時延估計的分布式光纖振動傳感系統及定位原理 43
3.1 單芯分布式光纖振動傳感系統結構 43
3.2 單芯分布式光纖振動傳感系統定位原理 45
3.3 自適應時延估計 48
3.3.1 理論依據 49
3.3.2 LMSTDE的結構與算法 51
3.3.3 時延估計的性能 51
3.3.4 計算機仿真 52
參考文獻 54
第4章 分布式光纖傳感系統的定位試驗研究 56
4.1 分布式光纖傳感系統的定位試驗系統開發 56
4.1.1 分布式光纖傳感系統 56
4.1.2 擾動發生位置標定系統 57
4.2 基于波分復用的分布式光纖傳感定位試驗研究 57
4.2.1 試驗方案設計 58
4.2.2 試驗結果與分析 59
4.3 基于時延估計的分布式光纖傳感定位試驗研究 70
4.3.1 試驗方案設計 70
4.3.2 試驗結果與分析 71
第5章 分布式光纖傳感的振動信號處理方法 79
5.1 端點檢測 79
5.1.1 基于短時能量的端點檢測方法 79
5.1.2 基于譜質心的端點檢測方法 84
5.1.3 基于能量、譜熵相結合的端點檢測方法 90
5.1.4 基于小波變換的端點檢測方法 95
5.1.5 四種端點檢測方法的比較和分析 99
5.2 去噪分析 101
5.2.1 系統噪聲分析 101
5.2.2 小波去噪 102
5.3 相位還原算法 106
5.3.1 相位還原方法理論分析 106
5.3.2 試驗仿真 109
5.3.3 實際擾動信號的相位還原 110
5.3.4 微弱信號的處理 111
5.4 頻譜分析 112
參考文獻 117
第6章 基于經驗模態分解的光纖振動信號特征提取 120
6.1 分布式光纖傳感系統中的非平穩隨機信號處理技術 120
6.1.1 非平穩隨機信號的基本概念 120
6.1.2 非平穩隨機信號分析方法 120
6.2 經驗模態分解 122
6.2.1 經驗模態分解瞬時頻率 122
6.2.2 固有模態函數 123
6.2.3 時間特征尺度 124
6.3 分布式光纖振動信號的經驗模態分解 125
6.3.1 經驗模態分解的基本原理 125
6.3.2 經驗模態分解步驟 125
6.4 基于經驗模態分解光纖振動信號的仿真及特征提取 127
6.4.1 仿真信號經驗模態分解研究 127
6.4.2 檢測信號的特征提取研究 129
參考文獻 136
第7章 基于多維特征的光纖振動信號識別 138
7.1 基于Mel頻率倒譜系數的光纖振動信號特征提取 138
7.1.1 Mel頻率倒譜系數算法及倒譜分析 138
7.1.2 試驗結果與分析 139
7.2 基于注意力機制的顯著性特征提取 144
7.2.1 注意力機制 144
7.2.2 顯著性特征提取算法 144
7.2.3 試驗與結果分析 150
7.3 卷積神經網絡 152
7.3.1 基本結構 152
7.3.2 卷積神經網絡分類網絡模型 154
7.4 基于多維特征的光纖振動信號識別 157
7.4.1 多維特征輸入模型設計 157
7.4.2 損失函數設計 157
7.4.3 卷積神經網絡模型改進 158
7.5 試驗和分析 160
7.5.1 試驗環境和數據集 160
7.5.2 試驗結果與分析 163
7.6 系統測試 169
參考文獻 171
第8章 基于Self-AM-BiLSTM的光纖傳感振動信號識別 173
8.1 基于BiLSTM的光纖振動信號識別 173
8.1.1 長短時記憶網絡 173
8.1.2 雙向長短時記憶網絡 175
8.1.3 網絡模型搭建與訓練 175
8.2 基于Self-AM-BiLSTM的光纖振動信號識別 178
8.2.1 基于自注意力機制的光纖振動信號處理 178
8.2.2 自注意力機制 178
8.2.3 網絡模型搭建與訓練 179
8.3 試驗與結果分析 182
8.3.1 試驗環境和數據集 183
8.3.2 試驗結果分析 185
參考文獻 196
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分布式光纖振動傳感器檢測技術及應用 作者簡介
許海燕，女，博士、副研究員、碩士生導師。中國空氣動力學會測控專委會委員、國際光學工程學會會員，計算機學會會員。 長期從事光纖傳感與人工智能、信息獲取與處理、物聯網技術與應用、智能圖像處理等方面的研究。先后主持和參與國家重大科學儀器設備開發專項子任務、國家自然科學基金項目、江蘇省自然科學基金項目及企事業單位委托的各類科研項目十余項。在國內外期刊和國際學術會議上發表論文30余篇，其中SCI/EI檢索論文20余篇，制定行業標準1項。獲授權中國發明專利10余項。
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